Oxidtjockleken

Oxidtjockleken är tjockleken av ett oxidskikt som bildas på en yta när den oxideras i luft eller i en annan oxidationsmiljö. Det kan vara ett naturligt eller passivt skikt som uppträder spontant vid rumstemperatur eller ett tjockare lager som bildas under upphettning eller genom kemisk eller elektrolytisk oxidation. Oxidtjockleken är en viktig parameter för materialets mekaniska, elektriska och korrosionsmässiga egenskaper och kan variera från några få nanometer till mikrometer beroende på material och miljö.

Inom elektronik är oxidtjockleken särskilt kritisk. Ett oxidskikt av kisel (SiO2) fungerar som isolator i MOS-kretsar, där tjockleken styr kapacitansen, spänningshämningen och hållfastheten mot läckström. Vanliga gate-oxider är på nanometerskalan, medan native oxide på kisel oftast bara är några få nanometer tjock. Oxidens kvalité och jämnhet påverkar även driftsarbete, högfyllnadsströmmar och långtidstillförlitlighet.

Tillväxten av oxider följer ofta tydliga kinetiska regler. I många fall domineras tillväxten av diffusion av oxidpartiklar genom skiktet och följer parabolisk eller linjär kinetik; Deal-Grove-modellen beskriver hur oxidegenskapsämnet växer med tid och temperatur i halvledarkomponenter, via ett förhållande mellan tjocklek, tid och temperatur. Olika material uppvisar olika beteenden beroende på miljö och ytförhållanden.

Mätningar av oxidtjockleken görs med ellipsometri, spektroskopisk reflexion, TEM/TV-snitt, röntgenreflektometri eller XPS, och ibland genom elektrokemiska C-V-mätningar i elektroniska lagringar. Oxidtjockleken kan kontrolleras och justeras genom termisk oxidation, anodisering eller avlagring av tunna oxidfilmer (t.ex. CVD eller ALD) beroende på tillämpningen.