D'UNE CONTAMINATION PHYSICO-CHIMIQUE

DESCRIPTION

L'invention concerne une boîte de stockage d'un objet destine a être protège d'une contamination physico-chimique.

Plus précisément, l'invention se rapporte au domaine de la fabrication de produits en milieu ultra propre. Cette fabrication utilise la technologie de la salle blanche qui consiste a traiter l'atmosphère dans laquelle le produit est fabrique. Dans l'industrie agro-alimentaire ou pharmaceutique mais également dans l'industrie de la microélectronique, de nombreux produits sont ainsi fabriques en atmosphère de salle blanche afin d'éviter les risques de contamination. Dans le domaine de la microelectronique, la contamination est plus particulièrement redoutée dans la fabrication de pièces présentant des géometries très fines et utilisant des couches minces telles que les écrans plats (LCD) ou les capteurs et dans la fabrication des dispositifs semiconducteurs tels que les microprocesseurs ou les mémoires statiques ou dynamiques, etc...

Il existe principalement deux sortes de contamination, a savoir la contamination d'origine particulaire et la contamination d'origine physico- chimique .

La contamination d'origine particulaire est due a un dépôt physique sur le produit fabrique, susceptible d'engendrer des phénomènes physiques. Ainsi, dans le αomaine de la microelectronique, par exemple sur les plaques de silicium, de tels dépôts peuvent entraîner des court-circuits ou des coupures de connexion électrique. Dans ce domaine, la taille des géometries actives décroît d'année en année et elle est passée de

quelques microns dans les années 1970 à des dimensions submicroniques au début des années 1990. Dans les années à venir, les industriels se sont dotés de moyens techniques permettant de fabriquer des composants électroniques présentant des géometries de 0,2 à 0,5 μm. Une contamination d'origine particulaire sur de tels composants ne pourra malheureusement pas être évitée en utilisant simplement les techniques traditionnelles de salle blanche. La contamination d'origine physico-chimique peut être due aux procédés de fabrication eux-mêmes, c'est- à-dire au nettoyage ou au recuit à haute température sous atmosphère chimiquement active, par exemple. Elle peut être également due tout simplement au contact du produit fabriqué, avec son environnement direct par frottement mécanique sur le support du produit ou par interaction avec l'atmosphère environnant le produit par exemple l'oxydation durant le stockage entre deux étapes du procédé. Pour éviter la contamination, deux voies différentes sont actuellement utilisées, à savoir le contrôle de l'environnement dans l'atelier de fabrication ou le contrôle sélectif de l'environnement du produit . Le contrôle de l'environnement dans l'atelier de fabrication consiste à traiter toutes les conditions d'environnement concernant les équipements de fabrication, les produits fabriqués et les opérateurs humains. Cette solution est la plus couramment utilisée. Toutefois, du fait de la présence de l'opérateur humain, source d'une importante contamination aussi bien chimique que particulaire, cette technique est limitée à une propreté d'équivalent de classe de l'ordre de 0,5 à 1. (La classe 1 correspond à la présence de moins de une particule dont

le diamètre est supérieur a 0,5 μm par pied cube : Norme Fédéral Standard 209c, "Airborne Particulate Cleanlmess Classes m Clean Rooms and Clean Zones") . La qualité d'un tel type d'environnement est difficilement compatible avec la fabrication de couches minces présentant des géometries inférieures à 0,20 μm.

Par ailleurs, dans ce type d'atelier de fabrication ou la totalité de l'atmosphère est contrôlée, le produit fabrique est généralement transporte dans une boîte ou dans un conteneur assurant une bonne protection contre la contamination particulaire mais une médiocre etancheite avec l'atmosphère environnante. De ce fait, le gaz de l'atmosphère de l'atelier, pollue par l'operateur humain, a tendance a diffuser a travers la paroi du conteneur ou de la boîte, et entraîne une contamination chimique importante.

Le contrôle sélectif de l'environnement du produit consiste a optimiser uniquement les conditions d'environnement autour du produit fabrique. Dans ce cas, le produit est place a l'intérieur d'un conteneur dont 1 ' atmosphère interne est exempte de contamination particulaire L'avantage de cette solution est qu'on arrive théoriquement a un système repondant a de bien meilleures spécifications en termes de contamination chimique puisque le produit fabrique n'est plus en contact avec l'air environnant et que l'operateur humain n'est alors plus une source de contamination particulaire et chimique. Le contrôle de l'environnement du produit pendant les phases de transport et de stockage ayant lieu au cours de son procédé de fabrication est donc rendu beaucoup plus aisé et la contamination chimique dépend alors principalement des performances d' imperméabilité du conteneur.

Dans le domaine de la microélectronique et de la fabrication des plaquettes de silicium, cette solution est appelée SMIF (Standard Mechamcal InterFace) .

Dans la demande de brevet FR 2 697 000, il a également été envisagé de réaliser une boîte plate de confinement, active, contrôlant l'environnement du produit pendant les phases d'ouverture et de stockage de ladite boîte. Plus précisément, cette boîte est munie d'un bloc aéraulique comportant un diffuseur débouchant à l'intérieur de ladite boîte et susceptible d'être relié à un moyen d'alimentation en gaz inerte tel que de l'azote par exemple.

Dans le domaine plus particulier de la microélectronique, la boîte de stockage d'un produit tel qu'une plaquette de silicium, par exemple, doit actuellement répondre aux spécifications suivantes :

- faible coût de fabrication unitaire,

- interdiction d'utiliser des matériaux polluants tels que l'aluminium, le fer ou l'acier inoxydable par exemple,

- bonne conduction électrique afin d'éviter les problèmes lies a la décharge d'électricité statique a travers le produit transporte,

- faible taux de dégazage dans le temps, - nettoyage aisé,

- bonne résistance mécanique, et

- faible poids permettant une manipulation humaine.

Pour répondre a ces critères, la quasi-totalité des boîtes de stockage est fabriquée en matière plastique, par exemple en polycarbonate ou en polypropylène. Si ces matériaux répondent aux critères exposés précédemment, il est prouve qu'ils ne repondront pas aux exigences futures en matière de perméabilité aux agents contaminants dont la diffusion

a travers les matières plastiques est rapide, même a température ambiante.

L'invention a pour but de mettre au point une boîte de stockage répondant aux spécifications précitées et résolvant les problèmes de l'art antérieur. A cet effet, elle concerne une boîte de stockage d'un objet destiné a être protégé d'une contamination physico-chimique . Les parois de cette boîte sont réalisées en matière plastique. Selon la partie caractérisante de l'invention, la surface interne et/ou la surface externe des parois de cette boîte est revêtue d'au moins une coucne de protection réalisée dans un matériau de formule générale : SιO _x N _y H _t , ou t est inférieur a x et/ou à y, x et y se situent préférentiellement dans les gammes su.vantes :

0<x<2 0<y<0,4

Plus préférentiellement, x se situe dans la gamme comprise entre 0,3 et 1,8.

La contribution de l'hydrogène à la composition

SιO _x NyH^, sera le plus souvent très faible, provenant le plus souvent essentiellement du précurseur gazeux du silicium utilise pour effectuer le dépôt, qui est en gênerai une molécule contenant de l'hydrogène. t est donc en tout état de cause inférieur à au moins l'un des paramètres x, y et seulement a x quand on se trouve dans un cas où y est nul (pas de contribution azotée au matériau) .

Grâce a ces caractéristiques de l'invention, on obtient une boîte de stockage dans laquelle la contamination chimique induite par la diffusion des gaz

a travers la paroi en matière plastique est réduite de façon très importante.

Dans le cas ou le dépôt est réalise sur la paroi interne de la boîte, la contamination chimique d'origine organique due au dégazage propre des parois en matière plastique vers l'intérieur de la boîte maintenue en dépression, est réduite Par ailleurs, on améliore également l'état de surface de l'intérieur de la boîte et on facilite son nettoyage Enfin, on améliore également la résistance mécanique de la surface interne de la boîte ainsi traitée et l'on diminue la contamination particulaire engendrée mécaniquement par les chocs ou les rayures.

De préférence, la couche de protection est déposée sur la ou lesdites surface (s) de la boîte par dépôt chimique en phase vapeur assiste par plasma, procède connu sous la terminologie anglaise "Plasma Enhanced Chemical Vapor Déposition" (PECVD)

Cette technique permet d'effectuer des dépôts homogènes de faible épaisseur sur une matière plastique. L'épaisseur de la couche de protection est avantageusement d'au moins 0,1 μm L'épaisseur minimale de la couche qu'il convient de réaliser est en fait, au cas par cas, imposée d'une part par des spécifications liées a la perméation, d'autre part par la nécessite d'une résistance mécanique

Selon une mise en oeuvre avantageuse de l'invention, l'épaisseur de la couche est supérieure ou égale a 1 μm, et encore plus préférentiellement située dans la gamme de 2 a 3 μm

Ces procèdes de dépôt chimique en phase vapeur assiste par plasma (PECVD) sont décrits notamment dans les documents FR 2 631 346, EP 502 790, et EP 519 784.

Le reacteur et les procèdes décrits dans ces brevets ont ete développes pour obtenir des couches de

densité élevée (peu ou pas de structures colonnaires ou granulaires) en opérant a température quasi ambiante. En effet, si une matière plastique telle que le polycarbonate ne subit de modifications irréversibles qu'a partir de 115 à 120°C, la couche inorganique sera en gênerai fissurée et/ou délammee bien avant cette limite suite à la très forte contrainte thermique appliquée a l'interface du fait de la dissymétrie importante des coefficients de dilatation (rapport 10 a 20) . En pratique, on évite donc de travailler à des températures de substrat supérieures a 60°C.

On utilise généralement des plasmas de haute densité et il est nécessaire dans la plupart des cas de refroidir la surface de l'élément de la boîte de stockage sur lequel on réalise le dépôt, en maintenant le porte-boîte (en contact avec la face opposée au dépôt) a une température de l'ordre de 10 a 20°C.

Un autre aspect particulier important de ces procèdes est le contrôle du bombardement ionique du substrat. Comme on opère à basse température, il faut apporter de l'énergie non thermique sous forme d'impact cinétique des ions pour assister la migration et le rearrangement des atomes se condensant sur la surface. Ce n'est qu'a cette condition que l'on obtient des couches de microstructure dense offrant de bonnes propriétés fonctionnelles (dureté, inertie physicochimique, imperméabilité, ... ) .

Enfin, l'adhésion des couches inorganiques sur la boîte de stockage doit être réellement excellente pour toutes les applications des polymères ainsi protèges. Dans le cas présent, la boîte doit pouvoir être nettoyée périodiquement en bain ultrasonique liquide pendant toute sa durée de vie. Il s'agit la d'un critère très sévère. Le procède décrit dans la demande FR 2,631,346 permet de réaliser des revêtements qui

résistent remarquablement au nettoyage ultrasonique. Ce procédé consiste en la succession d'un plasma d'argon, d'un plasma d'ammoniac à 10% dans l'argon, puis d'un plasma de silane très dilué dans l'hélium. Des travaux menés à bien par les demanderesses ont mis en évidence le fait que les boîtes de stockage dont le revêtement est réalisé par les procédés décrits dans les documents FR 2,631,346, EP 502 790 et EP 519 784 présentent des traces de contamination organique, susceptibles de dégrader la surface de l'objet, (par exemple une plaquette de silicium) stocke dans ladite boîte. Cette contamination se localise toutefois dans la couche superficielle du revêtement de protection. Elle provient essentiellement de l'interaction d'espèces de haute énergie du plasma avec le substrat polymérique, dont on peut identifier les fonctions organiques caractéristiques dans la couche superficielle carbonée.

Selon l'étape considérée dans l'élaboration de l'objet a stocker (par exemple au cours des multiples étapes intervenant dans la fabrication d'un dispositif semiconducteur), cette contamination organique peut incontestablement avoir un rôle néfaste. On se reportera par exemple, pour une meilleure appréhension de ces phénomènes, à la publication de W. Vandervorst et al. dans les "Proceedings du 2nd International Symposium on Ultra Clean Processing of Silicon Surfaces, Leuven, Belgium, September 1995".

Il est apparu intéressant aux Demanderesses de pouvoir disposer d'une méthode permettant de réaliser le retrait de cette contamination carbonée superficielle. Les travaux supplémentaires menés à bien pour apporter une solution technique à ce problème ont démontré qu'il est possible d'obtenir un tel résultat par la réalisation d'une étape de gravure plasma,

préférentiellement immédiatement après la phase de dépôt du revêtement SiOxNyHt précédemment décrite, et dans le même réacteur.

L'invention concerne également un procédé de traitement d'une boîte de stockage d'un objet destiné à être protégé d'une contamination physico-chimique dont les parois sont réalisées en matière plastique, selon lequel on effectue sur la surface interne et/ou la surface externe de ses parois, le dépôt d'au moins une couche de protection réalisée dans un matériau de formule SiOxNyHt où t est inférieur à x et/ou à y, selon une technique de dépôt plasma PECVD, x et y se situant préférentiellement respectivement dans les intervalles 0<x<2, et θ£y<0,4. Plus préférentiellement, x se situe dans la gamme entre 0,3 et 1,8.

Selon une des mises en oeuvre de l'invention, on procède ultérieurement à une étape de gravure superficielle de la couche de protection précédemment déposée, par mise en contact de la boîte avec un plasma d'un mélange gazeux à base d'oxygène et d'un gaz fluoré .

Le gaz fluoré sera avantageusement choisi parmi SFg et NF ₃ .

Comme il n'existe pas de contrainte sur la sélectivité, on se place dans des conditions donnant la vitesse d'attaque la plus élevée. On peut pour cela s'inspirer des techniques rapportées dans la littérature concernant la gravure de S1O2 par un plasma de SFg. Dans ce cas, la gravure n'est pas spontanée et nécessite un bombardement de la surface par des ions accélérés issus du plasma. Cet effet est obtenu, de la même manière que dans le cas du procédé de dépôt de couches, en appliquant au porte-substrat métallique sur lequel repose la face arrière de l'élément de la boîte de stockage en polycarbonate sur lequel on procède à

l'opération de gravure, une polarisation radiofréquence, typiquement à 13,56 MHz. Par effet d ' autopolarisation, il apparaît une différence de potentiel continue négative entre le plasma et la surface de l'échantillon.

Précisément, les résultats disponibles dans la littérature, à propos de la gravure de Siθ2 par SFg, montrent qu'une vitesse d'attaque maximale est obtenue pour des pressions partielles de SFg de 1 à 10 millitorr (0,13 Pa à 1,3 Pa) , avec une énergie des ions de l'ordre de 100 eV. Il n'est donc pas utile de travailler dans des conditions où cette énergie est sensiblement plus élevée.

La pression partielle d'oxygène dans le mélange de gravure peut être choisie dans une gamme relativement large sans s'écarter beaucoup des conditions optimales. Le problème de l'oxydation du polycarbonate (risque de brunissement) ne se pose pas ici puisque la boîte est déjà recouverte de silice. Plus la concentration en oxygène dans le mélange est élevée, plus la vitesse de gravure l'est également. Une concentration en oxygène se situant dans la gamme de 10 à 80% convient dans la plupart des cas.

L'expérience montre que le plasma SFg/Û2 est d'une excellente efficacité pour attaquer la couche superficielle qui est un mélange de Siθ2 ou SiO _x et de fractions organiques.

Il est préférable de prévoir un moyen de contrôle de la profondeur gravée afin de ne retirer que l'épaisseur de la couche superficielle carbonée. A cet effet, on peut étalonner la vitesse d'attaque et arrêter le traitement après un temps fixé, (par sûreté sensiblement majoré par rapport à la valeur nominale, ce qui conduit à une surgravure) . On peut aussi

asservir le procédé sur un moyen de détection de fin d'attaque, par exemple une mesure optique m-situ.

Les essais ont été effectués dans le réacteur microonde à onde de surface décrit dans FR 2 677 841. Dans ce type de réacteur, dont la particularité est ici que le substrat se trouve dans la très proche post- décharge, il n'est pas indiqué d'injecter directement du SFg dans le tube à onde de surface. En milieu halogène, le champ microonde énergétique de l'onde de surface donne en effet lieu à un phénomène d'attaque extrêmement rapide de la paroi de ce tube de silice (beaucoup plus rapide que ce ne serait le cas pour un échantillon de silice placé dans le plasma homogène au centre du tube) . Cette attaque entraîne rapidement une dévitrification qui peut altérer la tenue mécanique sous vide du réacteur.

En conséquence, la décharge a onde de surface est entretenue uniquement dans un mélange d'oxygène et d'argon. Ce dernier facilite le contrôle de l'extension du plasma dans tout le volume du tube. SFg est injecte en post-decharge, au voisinage de l'échantillon. Avec des puissances microonde suffisamment élevées, on peut obtenir une densité de plasma très importante permettant une dissociation efficace du SFg et des concentrations suffisantes en espèces halogénées actives (fluor atomique notamment) au voisinage du substrat .

Les paramètres de procède sont alors typiquement les suivants : puissance microonde : 400 watts autopolaπsation continue du porte-substrat par rapport à la masse : -100 V pression totale : 70 millitorr (9,1 Pa) débit Ar : 125 cm^ standard/minute débit O2 : 50 cm^ standard/minute

débit SFg : 50 cm-3 standard/minute.

La vitesse d'attaque obtenue est typiquement de l'ordre de 100 nanometres/minute. L'opération de retrait de la couche superficielle carbonée prend donc moins d'une minute en moyenne.

Comme il apparaîtra clairement a l'homme du métier, le choix du reacteur utilise pour réaliser le dépôt de la (ou des) couche (s) SiOxNyHt ou bien pour réaliser la gravure de la contamination organique est important.

Outre les exemples de reacteur déjà cites, il convient de signaler la possibilité de réaliser le dépôt ou la gravure a l'aide d'un reacteur radiofrequence de type diode planaire tel que celui décrit dans le document JP-05/202211, ou dans un reacteur micro-ondes base sur un applicateur de type guide a fuites, tel que celui décrit dans le document US-A-4 , 893, 584 ou encore dans certains reacteurs plasma tout particulièrement adaptes au traitement de substrats de taille sensiblement supérieure a 10 cm ² , éventuellement de forme gauche, tels que les reacteurs bases sur le concept d'excitation plasma micro-ondes par résonance cyclotronique électronique repartie uniforme (UDECR) tel que celui décrit dans le document EP-A-0 496 681.

On pourra également se reporter aux travaux relatifs a la réalisation par PECVD de couches de silice amorphe de très grande uniformité dans un tel reacteur de type UDECR, rapportes dans l'article de J.C. Rostaing et al. publie dans Proc Int Conf. on Metallurgical Coatings and Thin Films, San Diego, Ca . , USA, 24-28 April 1995.

L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation de l'invention donne a titre d'exemple illustratif et non

limitatif, cette description étant faite conjointement avec les dessins suivants, dans lesquels :

- la figure 1 illustre une boîte de stockage selon 1 ' invention, et - la figure 2 est un graphique illustrant la variation de la concentration en oxygène a l'extérieur et a l'intérieur d'une boîte selon l'invention.

On donne ci-après un mode de réalisation de 1 ' invention. Comme illustre sur la figure 1, la boîte de stockage selon l'invention comprend un corps 1, une porte 3 et de façon facultative un bloc aéraulique 5 permettant de diffuser un gaz inerte a l'intérieur du volume de la boîte et un code d'identification 7 permettant de mentionner des indications concernant le contenu de ladite boîte. Le corps 1 est avantageusement constitue de deux demi-coques 9, 11 en U réalisées en matière plastique par exemple en polycarbonate ou en polypropylène d'une épaisseur de 2 mm. Le dépôt de la couche de protection 13, 14 s'effectue respectivement sur les parois interne et externe de la boîte 1 avant l'assemblage des deux demi- coques 9, 11. Ces deux demi-coques sont assemblées par exemple avec une colle epoxy ou sont soudées, sauf le bloc aéraulique 5 qui est emboîte sur le reste de la boîte 1. Le dépôt de la couche de protection 13 est également réalise sur les éléments bloquant et portant l'objet 15 présent a l'intérieur de la boîte, par exemple des picots ou des tiges, (ceux-ci ne sont pas représentes sur la figure 1) . De tels éléments sont toutefois facultatifs.

A titre d'exemple illustratif, une boîte de stockage destinée a contenir une plaquette de silicium présentant une dimension de 200 mm de diamètre et de

725 μm d'épaisseur, présente les dimensions approximatives :

Dimensions extérieures : longueur : 240 mm largeur : 240 mm épaisseur : 19 mm

Dimensions intérieures : longueur : 230 mm largeur : 210 mm épaisseur : 9 mm

Le dépôt de la couche de protection 13 est effectue sur les parois internes des demi-coques 9, 11 constituant la boîte, dans un reacteur UDECR tel que décrit dans la publication de J.C. Rostamg et al. précitée. Ce réacteur permet de déposer une fine couche d'oxyde et/ou de nitrure et/ou d'oxynitrure de silicium à partir d'un plasma micro-onde excité à la fréquence de 2,45 GHz. Ce réacteur est alimente avec les gaz précurseurs suivants : - pour le silicium : le silane (S1H4), Si2Hg ou

S13H8 ou les halogénosilanes SιX _n H4_ _n , (avec X représentant le chlore ou le fluor et n<4 ) ,

- pour l'oxygène : O2,

- pour l'azote, N2, NH3 ou N2O. La pression à l'intérieur du reacteur est inférieure à 10 mTorr (1,33 Pa) . La température de surface du substrat ne dépasse pas 100°C afin de ne pas dégrader les qualités de surface de celui-ci. Les qualités d'adhésion de la couche de protection 13 a la surface de la boîte 1 en matière plastique peuvent être améliorées par une exposition préalable de ladite surface, à un plasma d'argon, un exemple d'un tel prétraitement étant décrit dans FR-A-2 631 346.

Le tableau 1 présente un exemple typique des critères exigés pour obtenir les performances du revêtement de la boîte.

Tableau 1

La figure 2 illustre la contamination observée par diffusion gazeuse à travers les parois d'une boîte standard de stockage d'une plaquette de silicium, à température ambiante. L'abscisse x représente le sens de l'épaisseur de la paroi, h représente l'épaisseur de la paroi de la boîte et C représente la concentration en élément polluant. D'après la première loi de Fick, (voir "Procédés de séparation par membrane", J.P. Brun, Université de Paris XII, Masson, 1989) , le flux F de matière passant à travers la paroi de la boite de stockage est donné

par la formule suivante : F=-Dιv C, soit par unité de section F=-D.dC/dx, D représentant le coefficient de diffusion.

En supposant que le changement de concentration reste très faible dans la boîte et n'affecte donc pas l'équilibre des concentrations dans l'épaisseur de la paroi, on peut considérer que la concentration intérieure (C _ιn t) est très inférieure a la contamination extérieure (C _ex t) - En conséquence, on peut estimer que par unité de section F=-DΔC/Δx.

La variation de concentration pendant l'intervalle de temps t a l'intérieur d'une boîte est donnée par le flux rentrant F par unité de section S, divise par le volume du conteneur, soit : C _ιnt =F.S/V.t.

Par ailleurs, en partant de l'hypothèse de départ que le contaminant considère est l'oxygène contenu dans l'air extérieur (C _ex t-≈21%) et qu'a t=0 la concentration en oxygène C ₀ sur la paroi intérieure de la boîte est nulle, on peut considérer que la concentration en oxygène dans la boîte au bout d'un temps t est donnée par l'expression suivante :

C ₀ =C _ext .S.D.t/V.h ou S représente la surface totale des parois internes de la boîte, D représente le coefficient de diffusion de 1 ' oxygène dans le matériau considère a une température donnée, V représente le volume de la boîte, et h représente l'épaisseur des parois.

On donne ci-apres deu> exemples numériques illustrant les avantages de l'invention.

1°) Exemple comparatif ^• boîte en polycarbonate sans couche protectrice

D = 21.10 ^_9 cm ² .s ^-1 , (a 300 K) ,

V = 320 cm ³ ' S = 800 cm ² ,

h = 0,2 cm, ^c ext = 21%,

Avec les valeurs précitées et en appliquant la formule précédente, on obtient une concentration en oxygène dans la boîte au bout d'une seconde de C _Oι =0,21x800x21xl0- ⁹ /320x0,2=55.10 ^-9 ou encore 55 ppb.

La spécification de pureté chimique dans une boîte compatible avec une technologie de fabrication de mémoires 1 Gbytes doit être justement inférieure à 50 ppb. Cette valeur est donc atteinte au bout d'une seconde seulement, ce qui signifie qu'une boîte classique en polycarbonate n'est absolument pas compatible avec les spécifications exigées dans le futur pour les technologies de la microélectronique.

2° ) Exemple : boite en polycarbonate recouverte d'une couche de protection en oxyde de silicium d'une épaisseur de 1 μm :

Dans ce cas, le coefficient de diffusion D de l'oxygène dans l'oxyde de silicium est donné par l'extension de l'équation de Fick, soit : D=D ₀ .e-E/kT ou E représente l'énergie d'activation de l'oxygène dans l'oxyde de silicium, soit ici 1,16 eV, D ₀ représente la constante de diffusion de l'oxygène dans l'oxyde de silicium et est égal à 2, 7.10 ^_ ^cm ² /s et k représente la constante de Boltzman, (8, 62.10-^ eV/°K) . Ce qui donne, à température ambiante :

^D 300 ^α K ⁼² ' ^-10 ^"4 .e- (1,16/8, 62. IO ^-5 .300) =10 ^_23 cm ^"2 /s .

En reprenant les autres valeurs numériques de l'exemple comparatif, la concentration dans la boîte au bout d'une seconde et en ne considérant que la diffusion de l'oxygène à travers la seule couche d'oxyde de silicium d'une épaisseur de 1 μm, (h=l μm) est :

^C _o =C _ext .S.D. t/V.h

C ₀ =0,21.800.10- ²³ /320.10 ^_4 =5, 25. IO ^-20 après une seconde . On constate que pour un conteneur en polycarbonate revêtu d'un dépôt de silice d'une épaisseur de 1 μm, la spécification de 50 ppb serait obtenue après environ 10^s, c'est-a-dire au bout d'environ 3000 ans.

En pratique toutefois, les couches d'oxyde de silicium déposées par plasma CVD a température ambiante contiennent des défauts qui donnent lieu a des régimes de diffusion plus rapides. Cependant, il existe une marge considérable pour rester dans la gamme des performances requises, c'est-a-dire conserver la spécification de 500 ppb pendant quelques minutes a αuelques heures, voire quelques jours a quelques semaines si nécessaire.

Le raisonnement et les ordres de grandeur sont identiques avec des boîtes revêtues d'une couche de nitrure de silicium ou d'oxynitrure de silicium qui peuvent être déposes a basse température et qui sont également de très bonnes barrières de diffusion contre l'oxygène De même, ces différentes coucnes de protection empêchent la diffusion a l'intérieur de la boîte de tout autre compose atomique ou molécule contenu dans l'air tel que la vapeur d'eau par exemple.