В последние годы процессы электро-окисления (анодирования) получают все большее распространение в микроэлектронике. Анодное окисление с последующим химическим растворением окисла применяют для послойного определения легирующей примеси, для очистки поверхности контактных окон, для утончения эпитаксиальных слоев. Зависимость толщины и, следовательно, цвета окисных пленок от типа проводимости и концентрации носителей тока используют для выявления границ слоев и р—«-переходов в эпитаксиальных и диффузионных структурах (см. § 5.4). Анодные окисные пленки используют в качестве диэлектрика в МОП-структурах (для элементов памяти, фотоприемников и других приборов) на основе (За Аз, ОаР, 1п5Ь, 1пАз, 1пР.
Анодные окисные пленки на А1Аз используют в качестве защитного просветляющего покрытия в солнечных, светочувствительных элементах (ИК детекторы, оптическая память и др.).
Легированные окисные пленки применяются как твердый диффузант в планарной технологии. Анодным окислением выявляют: дефекты в р—л-переходах. Анодные окисные пленки служат маской при диффузии и травлении, могут использоваться для консервации поверхности и ее очистки перед эпитаксией. Наибольшее применение для изготовления приборов находят анодные окисные пленки на полупроводниковых соединениях типа ЛШВУ. Это связано с тем, что в отличие от термического окисла на таких материалах анодные пленки имеют низкую плотность поверхностных состояний на границе раздела полупроводник — диэлектрик, лучшие электрические и маскирующие свойства и более высокую величину пробивного напряжения. О свойствах анодных окненых пленок на кремнии в литературе имеются самые противоречивые сведения, что, по-видимому, связано с неодинаковыми и невоспроизводимыми условиями проведения экспериментов различными исследователями.
Как и в случае анодного растворения полупроводников, при их электро-окпелении можно выделить ряд особенностей, связанных с природой материала, режимами процесса и другими факторами.
При анодном окислении кремния л-типа в растворе НР (2,5 моль/л) наблюдается большая анодная поляризация, чем для кремния этилена, у которого рост окненых пленок происходит уже при потенциалах 0,2 В. При ампер-статическом режиме анодирования кремния толщина пленок нелинейно зависит от времени, так как напряжение в первоначальный момент растет быстрее. Величина начального напряжения увеличивается с повышением удельного сопротивления кремния и снижается для «-типа материала при освещении. В отличие от кремния при ампер-статическом режиме анодирования ОаАз наблюдается линейная зависимость напряжения от времени. Повышение температуры увеличивает скорость роста анодных пленок на ОаАз. Для получения стабильных окислов с хорошими изолирующими свойствами рекомендуется проводить анодирование ОаАз в различных растворах (водные растворы перекиси водорода, этиленгликоля, раствора перманганата калия в диметилформамнде, пировннограднон кислоты в пропандноне и др.). Для получения окисных пленок хорошего качества на ОаР анодирование рекомендуется проводить в растворе Н202 или в НаН2Р04 с добавкой ЫаОИ. При анодном окислении 1п5Ь в водных растворах КОН имеет место сильное влияние кристаллографической ориентации на скорость роста пленок при низких значениях напряженности поля (5-106 В/см). Скорости формирования окисла на поверхностях {110} и {111} различаются более, чем в 10 раз. При более высоких напряжениях (5-10В/см) такие закономерности не наблюдаются.
При анодировании при низком напряжении лимитирующими являются процессы на границе раздела окисел — полупроводник, а при высоком — дрейф ионов через изолирующую пленку.
При анодировании 1п5Ь в растворе КОН при достижении плотности тока 0,2 мА/см2 скорости роста окисных пленок невелики и одинаковы для поверхностей {111}А и {111} В, пока напряжение не достигло 11 В. По достижении указанного напряжения на поверхности {111} его величина стабилизируется, а толщина пленки продолжает увеличиваться. Как н при анодировании ОаАз в ампер-статическом режиме, толщина окисных пленок на 1п5Ь линейно зависит от времени, но при анодировании 1п5Ь она уменьшается с повышением температуры электролита [99]. Скорость роста анодных окисных пленок на таких материалах, как ОаАз, 1п5Ь и на других соединениях ЛШВУ р-типа проводимости, не зависит от освещения и концентрации носителей тока.
Сильно легированные полупроводники л-типа обычно не отличаются по своему поведению при электро-окислении от полупроводников р-типа, что связано с малой величиной области пространственного заряда и проскоком через него электронов, высвобождающихся в результате анодного окисления. Однако для нелегированных или малолегированных полупроводников л-типа такой процесс зависит от концентрации носителей и освещения. Это объясняется тем, что при анодировании в темноте в поверхностном слое полупроводника образуется обедненный слой, аналогичный барьеру щетки при обратном смещении. При повышении напряжения увеличивается толщина обедненного слоя, пока не произойдет лавинный пробой. Напряжение пробоя зависит от концентрации носителей, а освещение уменьшает высоту барьера.