Ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ ñêîðîñòü ïðîöåññà îêèñëåíèÿ ïî ìåðå ðîñòà êîíöåíòðàöèè îêèñëèòåëÿ óìåíüøàåòñÿ. Ýòî ÿâëåíèå ÷àñòî íàçûâàþò ïàññèâíîñòüþ è ñâÿçûâàþò ñ îáðàçîâàíèåì òîíêîé ïëåíêè îêèñëà, ïðåïÿòñòâóþùåé ïåðåíîñó îêèñëèòåëÿ èëè îêèñëÿåìîãî âåùåñòâà ê ðåàêöèîííîé ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà.  1958 ã. Âàãíåð ââåë ïîíÿòèå îá àêòèâíîì è ïàññèâíîì îêèñëåíèè, èìåÿ â âèäó â ïåðâîì ñëó÷àå ïðîöåññû, íå ñâÿçàííûå ñ îáðàçîâàíèåì îêñèäíûõ ïëåíîê íà ïîâåðõíîñòè èñõîäíîãî ìàòåðèàëà. Ïàññèâíîå îêèñëåíèå îòñóòñòâóåò, êîãäà âûäåëÿþùèåñÿ ïðîäóêòû ðåàêöèè óäàëÿþòñÿ ñî ñêîðîñòÿìè, áîëüøèìè ñêîðîñòè èõ îáðàçîâàíèÿ.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðîöåññû àêòèâíîãî è ïàññèâíîãî îêèñëåíèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâ øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ â òåõíîëîãèè ïðîèçâîäñòâà ñîâðåìåííûõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ ïðè ïðîâåäåíèè îïåðàöèé õèìè÷åñêîãî èëè ãàçîâîãî òðàâëåíèÿ, ýïèòàêñèè, òåðìè÷åñêîãî îêèñëåíèÿ è äèôôóçèè. Ïðè ýòîì îñíîâíîå âíèìàíèå òåõíîëîãîâ è ðàçðàáîò÷èêîâ ñîñðåäîòî÷åíî íà ïðîöåññàõ ïàññèâíîãî îêèñëåíèÿ, ÷òî îáúÿñíÿåòñÿ ïåðâîñòåïåííîé ðîëüþ ïëåíîê òåðìè÷åñêè âûðàùåííîé äâóîêèñè êðåìíèÿ â ïëàíàðíîé òåõíîëîãèè.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå çàêîíû ðîñòà îêñèäíûõ ïëåíîê Åñëè êèíåòèêà ïðîöåññà àêòèâíîãî îêèñëåíèÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ â ðàâíîâåñèè ëèíåéíûì çàêîíîì, òî â ñëó÷àå ïàññèâíîãî îêèñëåíèÿ ôèçè÷åñêàÿ êàðòèíà ïðîöåññà óñëîæíÿåòñÿ ïðîöåññîì ïåðåíîñà ðåàãåíòà ê ðåàêöèîííîé ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà ñêâîçü ðàñòóùóþ ïëåíêó. Ïðè ýòîì êèíåòèêà
îêèñëåíèÿ ìîæåò áûòü àïïðîêñèìèðîâàíà ñëåäóþùèìè çàêîíàìè:
ëèíåéíûì Õ(ò)=Ê1*ò; (1)
ïàðàáîëè÷åñêèì Õ2(ò)=Ê2*ò; (2)
êóáè÷åñêèì Õ3(ò)=Ê3*ò; (3)
ëîãàðèôìè÷åñêèì Õ(ò)=Ê4*lg(Â*ò+1); (5)
îáðàòíî ëîãàðèôìè÷åñêèì K5/X(ò)=À-lg(ò) (6)
Ñóùåñòâîâàíèå êàæäîãî èç ýòèõ çàêîíîâ îïðåäåëÿåòñÿ óñëîâèÿìè ïðîâåäåíèÿ ïðîöåññà îêèñëåíèÿ è ñâîéñòâàìè èñõîäíîãî ìàòåðèàëà. Êîíñòàíòû Ê1-Ê5 çàâèñÿò îò òåìïåðàòóðû, äàâëåíèÿ ðåàãåíòà è ïðèðîäû îêèñëÿåìîãî ìàòåðèàëà.
×àñòî ýêñïåðèìåíòàëüíî íàáëþäàåìàÿ êèíåòè÷åñêàÿ çàâèñèìîñòü ïîä÷èíÿåòñÿ äâóì èëè íåñêîëüêèì ïðèâåäåííûì âûøå çàêîíàì. Òàê, íàïðèìåð, ïðè âûñîêîòåìïåðàòóðíîì òåðìè÷åñêîì îêèñëåíèè êðåìíèÿ â êèñëîðîäå êèíåòèêà ïðîöåññà íà íà÷àëüíîì ýòàïå ñëåäóåò ëèíåéíîé çàâèñèìîñòè, êîòîðàÿ çàòåì ïëàâíî ïåðåõîäèò â ïàðàáîëè÷åñêóþ.
Ïðè èçó÷åíèè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ïî êèíåòèêå ïðîöåññà òåðìè÷åñêîãî îêèñëåíèÿ ìåòàëëîâ è ïîëóïðîâîäíèêîâ â çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû (ñì. òàáëèöó 1), ìîæíî îòìåòèòü ñëåäóþùåå:
ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, à çíà÷èò, ïðè ìàëûõ ðåçóëüòèðóþùèõ òîëùèíàõ îêèñíûõ ïëåíîê ïðåîáëàäàþùåé ÿâëÿåòñÿ ëîãàðèôìè÷åñêàÿ èëè îáðàòíî ëîãàðèôìè÷åñêàÿ çàâèñèìîñòü;
ïðè ïðîìåæóòî÷íûõ òåìïåðàòóðàõ ê íèì äîáàâëÿåòñÿ êóáè÷åñêàÿ èëè ïàðàáîëè÷åñêàÿ çàêîíîìåðíîñòè;
ïðè âûñîêèõ - êèíåòèêà ïðîöåññà â ïîäàâëÿþùåì áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ñëåäóåò ïàðàáîëè÷åñêîìó ëèíåéíîìó èëè ñìåøàííûì ëèíåéíî-ïàðàáîëè÷åñêîìó èëè ïàðàëèíåéíîìó çàêîíàì.
Çàâèñèìîñòü ýêñïåðèìåíòàëüíî íàáëþäàåìûõ êèíåòè÷åñêèõ çàêîíîìåðíîñòåé îò òåìïåðàòóðû ïðîöåññà.
Òàáëèöà 1.
Âïåðâûå ëîãàðèôìè÷åñêàÿ èëè ýêñïîíåíöèàëüíàÿ çàâèñèìîñòü êèíåòèêè ïðîöåññà îêèñëåíèÿ áûëà ýêñïåðèìåíòàëüíî ïîëó÷åíà Òàììàíîì, èññëåäîâàâøèì îêèñëåíèå ðàçëè÷íûõ ìåòàëëîâ íà âîçäóõå ïðè ñðàâíèòåëüíî íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ. Òàê êàê ìåòîäèêà Òàììàíà áûëà ïðèçíàíà íåâåðíîé, ýòîé çàâèñèìîñòè íå óäåëÿëè ïî÷òè íèêàêîãî âíèìàíèÿ, ïîêà Âåðíîí, Àêåðîéä è Ñòðàóä íå ïîäòâåðäèëè åå ïðèãîäíîñòü ê ïðîöåññó îêèñëåíèÿ öèíêà ïðè òåìïåðàòóðàõ íèæå 350 Ñ.  äàëüíåéøåì ëîãàðèôìè÷åñêèé çàêîí áûë ïðèìåíåí äëÿ öåëîãî ðÿäà ìåòàëëîâ, âêëþ÷àÿ ìàãíèé, öåðèé, æåëåçî, íèêåëü, öèðêîíèé, òàíòàë è òèòàí.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
