Ô
Ô xy
xy h
hó
óa
anhi
nhiệ
ệt
t
(
(đ
đố
ối
iv
vớ
ới
iSi)
Si)
Đạihọc Bách khoa Hà Nội
TS. Lê Tuấn
2
2
1/1/2007
1/1/2007 Đ
Đạ
ại h
i họ
ọc B
c Bá
ách khoa H
ch khoa Hà
àN
Nộ
ội
i
Ô
Ô xy
xy h
hó
óa
anhi
nhi
ệ
ệ
t
t(
(đ
đ
ố
ố
i
iv
v
ớ
ớ
i
iSilic
Silic)
)
Ôxit SiO2là chấtvô định hình
Khốilượng riêng = 2,2 gm/cm3 , trong khi củaSiO
2(thạch anh) = 2.65 gm/cm3
Mậtđộphân tử= 2,3E22 phân tử/ cm3
Là chất cách điệnlý tưởng
Điệntrởsuất> 1E20 Ohm-cm
Độrộng vùng cấm ~ 9 eV
Có giá trịđiệntrường đánh thủng cao
Ebr > 10 MV/cm
Có bềmặt phân cách Si/SiO2ổnđịnh và dễlặplại
Có lớp ôxit mọc bao quanh bềmặttiếpxúcvới bên ngoài củaSi
Là mặtnạrấttốtđốivớikhuếch tán các tạpchất thông dụng
Có tính ăn mòn phân biệtrấttốtvớiSi
Tính chất chung của ôxit Silic (SiO2)
3
3
1/1/2007
1/1/2007 Đ
Đạ
ại h
i họ
ọc B
c Bá
ách khoa H
ch khoa Hà
àN
Nộ
ội
i
Ô
Ô xy
xy h
hó
óa
anhi
nhi
ệ
ệ
t
t(
(ti
tiế
ếp
p)
)
T
Tí
ính
nh to
toá
án
nchi
chiề
ều
ud
dà
ày
yl
lớ
ớp
pô
ô xit
xit:
:
)/.( oxSiSiox NNXX =
Tiêu hao chiềudàySi khitạoSiO
2bằng ô xy hóa nhiệt
Bềmặt ban đầu
ox
Si
Siox N
N
XX ×= MậtđộSiO2
MậtđộSi
Cứ1 µm Si bịô xy hóa tạo nên 2,17 µm SiO2
Luồng chấtô xyhóa
Khô: O2
Ẩm: H2O hoặcO
2 + H2O
Lớp chuyểntiếpluồng khí
LớpSiO
2đượctạora
ĐếSi
Khuếch tán khí
Khuếch tán rắn
Hình thành SiO2
Động học quá trình ô xy hóa nhiệtSi
4
4
1/1/2007
1/1/2007 Đ
Đạ
ại h
i họ
ọc B
c Bá
ách khoa H
ch khoa Hà
àN
Nộ
ội
i
Ô
Ô xy
xy h
hó
óa
anhi
nhi
ệ
ệ
t
t(
(ti
tiế
ếp
p)
)
Gi
Giả
ảthi
thiế
ết
t:
:
Thông
Thông lư
lượ
ợng
ng kh
khí
ív
vậ
ận
nchuy
chuyể
ển
n
h
hG
G–
–h
hệ
ệs
số
ốv
vậ
ận
nchuy
chuyể
ển
nkh
khố
ối
i,
, đơn
đơnv
vị
ịcm/s
cm/s
Thông
Thông lư
lượ
ợng
ng khu
khuế
ếch
ch t
tá
án
n
Đ
Đị
ịnh
nh lu
luậ
ật
tFix
Fix khu
khuế
ếch
ch t
tá
án
ntrong
trong th
thể
ểr
rắ
ắn
n
D
D–
–h
hệ
ệs
số
ốkhu
khuế
ếch
ch t
tá
án
n,
, đơn
đơnv
vị
ịcm
cm2
2/s
/s
Thông
Thông lư
lượ
ợng
ng tham
tham gia
gia ph
phả
ản
nứ
ứng
ng
t
tạ
ạo
oSiO
SiO2
2t
tạ
ại
im
mặ
ặt
tphân
phân c
cá
ách
ch
k
ks
s–
–h
hệ
ệs
số
ốt
tố
ốc
cđ
độ
ộph
phả
ản
nứ
ứng
ng b
bề
ềm
mặ
ặt
t,
, đơn
đơnv
vị
ịcm/s
cm/s
Mô hình ô xy hóa nhiệt Deal - Grove
Liên
Liên h
hệ
ệC
Co
ov
và
àC
Cs
stheo
theo đ
đị
ịnh
nh lu
luậ
ật
tHenry:
Henry:
H
H–
–h
hệ
ệs
số
ốHenry;
Henry; P
Ps
s–
–á
áp
psu
suấ
ất
triêng
riêng ph
phầ
ần
nc
củ
ủa
ach
chấ
ất
tô
ô xy
xy
h
hó
óa
a(
(ở
ởd
dạ
ạng
ng kh
khí
í)
) t
tạ
ại
ib
bề
ềm
mặ
ặt
tph
phả
ản
nứ
ứng
ng
Ta
Ta l
lấ
ấy
y, ,
, ,suy
suy ra
ra:
:
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛−
−≈
∂
∂
−=
ox
io
X
CC
D
x
C
DF2
is CkF ×=
3
(
)
sso CkTHPHC
⋅
⋅
=
⋅
=
5
5
1/1/2007
1/1/2007 Đ
Đạ
ại h
i họ
ọc B
c Bá
ách khoa H
ch khoa Hà
àN
Nộ
ội
i
G
Gọ
ọi
i,
, ta
ta x
xá
ác
cđ
đị
ịnh
nh
Ở
Ởđi
điề
ều
uki
kiệ
ện
ntr
trạ
ạng
ng th
thá
ái
id
dừ
ừng
ng,
, c
cá
ác
cgi
giá
átr
trị
ịthông
thông lư
lượ
ợng
ng ph
phả
ải
inhư
nhưnhau
nhau,
, ta
ta c
có
óhai
hai
phương
phương tr
trì
ình
nh F
F1
1= F
= F2
2v
và
àF
F2
2= F
= F3
3,
, v
vớ
ới
ihai
hai ẩ
ẩn
ns
số
ốC
Co
ov
và
àC
Ci
i.
. Gi
Giả
ải
ih
hệ
ệphương
phương
tr
trì
ình
nh,
, ta
ta c
có
ók
kế
ết
tqu
quả
ả:
:
N
Nế
ếu
ug
gọ
ọi
iN
N1
1l
là
àm
mậ
ật
tđ
độ
ộch
chấ
ất
tô
ô xy
xy h
hó
óa
ac
cầ
ần
nthi
thiế
ết
tđ
để
ểt
tạ
ạo
ora
ra 1
1 đơn
đơnv
vị
ịth
thể
ểt
tí
ích
ch
SiO
SiO2
2,
, ta
ta c
có
ótheo
theo đ
đị
ịnh
nh ngh
nghĩ
ĩa
a(N
(N1
1= 2,3E22 cm
= 2,3E22 cm-
-3
3cho
cho ô
ô xy
xy h
hó
óa
akhô
khô v
vớ
ới
iO
O2
2,
, v
và
à
= 4,6E22 cm
= 4,6E22 cm-
-3
3 cho
cho ô
ô xy
xy h
hó
óa
aẩ
ẩm
mv
vớ
ới
iH
H2
2O)
O)
Ô
Ô xy
xy h
hó
óa
anhi
nhi
ệ
ệ
t
t(
(ti
tiế
ếp
p)
)
()
GA CHkTC ⋅≡
()()
oAoA
GCChCC
HkT
h
F−≡−=
1