A formação de dióxido de silício na superfície do silício é chamada de oxidação, e a criação de dióxido de silício estável e fortemente aderente levou ao surgimento da tecnologia planar de circuitos integrados de silício. Embora existam muitas maneiras de cultivar dióxido de silício diretamente na superfície do silício, isso geralmente é feito por oxidação térmica, que consiste em expor o silício a um ambiente oxidante de alta temperatura (oxigênio, água). Os métodos de oxidação térmica permitem controlar a espessura do filme e as características da interface silício/dióxido de silício durante a preparação dos filmes de dióxido de silício. Outras técnicas para o crescimento de dióxido de silício são a anodização por plasma e a anodização úmida, mas nenhuma delas tem sido amplamente utilizada em processos VLSI.
O silício apresenta uma tendência a formar dióxido de silício estável. Se o silício recém-clivado for exposto a um ambiente oxidante (como oxigênio ou água), formará uma camada de óxido muito fina (<20 Å), mesmo à temperatura ambiente. Quando o silício é exposto a um ambiente oxidante em alta temperatura, uma camada de óxido mais espessa será gerada a uma taxa mais rápida. O mecanismo básico de formação de dióxido de silício a partir do silício é bem compreendido. Deal e Grove desenvolveram um modelo matemático que descreve com precisão a dinâmica de crescimento de filmes de óxido com espessura superior a 300 Å. Eles propuseram que a oxidação ocorre da seguinte forma: o oxidante (moléculas de água e moléculas de oxigênio) difunde-se através da camada de óxido existente até a interface Si/SiO₂, onde reage com o silício para formar dióxido de silício. A principal reação para a formação de dióxido de silício é descrita a seguir:
A reação de oxidação ocorre na interface Si/SiO2, portanto, à medida que a camada de óxido cresce, o silício é continuamente consumido e a interface é gradualmente invadida pelo silício. De acordo com a densidade e o peso molecular correspondentes do silício e do dióxido de silício, pode-se constatar que o silício consumido para a espessura da camada de óxido final é de 44%. Dessa forma, se a camada de óxido crescer 10.000 Å, 4.400 Å de silício serão consumidos. Essa relação é importante para calcular a altura dos degraus formados na superfície.pastilha de silícioOs degraus são resultado de diferentes taxas de oxidação em diferentes locais da superfície da pastilha de silício.
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Data da publicação: 13/11/2024