II) principiul oxidarii
 

Exista mai multe tehnici de obtinere a oxidului :

                    - oxidarea termica in prezenta de oxigen, numita oxidare uscata,

- oxidarea termica in prezenta oxigenului  si a vaporilor de apa, numita oxidare umeda,

- oxidarea termica in prezenta numai a vaporilor de apa, numita oxidare in vapori,

- oxidarea pe cale electrochimica, numita oxidare anodica,

- oxidarea cu ajutorul plasmei de oxigen,  numita oxidare in plasma.

 De notat ca vom face in continuare diferenta intre operatia tehnologica de oxidare si cea de depunere de oxid, cele doua necesitand conditii
diferite, in special de ordin termic.

Operatia de oxidare consista deci in a oxida siliciul, dinspre suprafata spre interiorul substratului. Reactiile principale sunt urmatoarele :

Si solid + O2  --->   SiO2 solid

Si solid + 2 H2O  --->   SiO2 solid+ 2H2

Pentru a obtine un oxid cu calitate electronica satisfacatoare se prefera oxidarea termica, fie cu oxigen, fie in prezenta vaporilor de apa.
In general, oxidarea folosind oxigenul pur da o crestere mai lenta a stratului de oxid, care ii confera bune calitati electronice (numar mic de
defecte electric active). Oxidarea cu vapori de apa da o crestere mai rapida, dar stratul de oxid va contine mai multe defecte electrice.
Aceasta metoda va fi preferata pentru realizarea straturilor groase de oxid (cateva mii de Angström), folosite pentru izolare sau mascare.
 

De altfel, siliciul se oxideaza si la temperatura ambianta, in atmosfera ambianta (care contine oxigen); dar de  indata ce stratul de oxid
ajunge la adancimea de 2..3 straturi atomice, fenomenul se blocheaza. Se spune ca stratul format este pasivizant (protejeaza siliciul contra
oxidarii in continuare). Pentru a obtine oxidarea la "mare adancime" se cere activat fenomenul, prin cresterea temperaturii.

Stratul initial de siliciu reactioneaza cu elementul oxidant pentru a forma SiO2 ; se va consuma astfel siliciu. Interfata Si/SiO2 se va gasi deci
"dedesubtul" suprafetei initiale. Un calcul simplu arata ca fractiunea din grosimea stratului ce se situeaza "dedesubtul" suprafetei initiale
reprezinta 46% din grosimea totala a stratului de oxid; fractiunea situata "deasupra" reprezinta deci 54%  (figura 37).
 
 

Figura 37 : Oxidarea siliciului. In timpul oxidarii se consuma o parte din substrat   (dupa S.M. Sze [2]). Aceasta crestere de volum va avea consecinte asupra planeitatii suprafetei plachetei, mai ales atunci cand se realizeaza oxidari localizate.
Intr-adevar, cresterea locala de volum va crea un relief ca cel reprezentat in figura 38.
 
 

Figura 38 : Efectul oxidarii localizate a siliciului. Cresterea de volum creeaza un relief la suprafata plachetei. Operatiile de oxidare se realizeaza in general in cuptoare similare celor folosite pentru difuzie, in care se face sa circule oxigen, uscat sau
umed, sau vapori de apa. (figura 39).

Se pot crea vapori de apa in cuptor efectuind sinteza pornind de la un flux de hidrogen si un flux de oxigen. Aceasta reactie este puternic
exotermica, deci este periculoasa. Dispozitivul va contine in acest caz un numar mare de elemente de siguranta (detector de flacara,
reglaje de debit, etc...) astfel incat sa evite explozia. Acest tip de reactor este utilizat cu preponderenta in industrie.
Este de notat ca puritatea chimica a gazelor folosite trebuie sa fie foarte buna (puritate de 5.0 minim, ceea ce inseamna o concentratie de
impuritati admisa de 10 ppm).
 

                            Figura 39 : Oxidarea termica cu oxigen sau/si vapori de apa. De asemenea, vaporii de apa pot fi sintetizati direct
                                              prin arderea de hidrogen la torta, in prezenta de oxigen (cazul oxidarii in vapori).