Xem mẫu
- Ô xy hóa nhiệt
xy (tiếp)
Mặt phân cách Si – Si02
Tính chất của mặt phân cách Si – SiO2 có ảnh hưởng quyết định tới các thông số và
sự hoạt động của các linh kiện trong IC. Phân biệt bốn loại điện tích : các điện tích Qit
bị bẫy trên bề mặt phân cách, các điện tích cố định Qf của lớp SiOx (1 < x < 2), các
điện tích Qot bị bẫy trong lớp SiO2, và nhất là các điện tích linh động Qm.
Qm khó bị loại trừ hơn cả. Biện
pháp là giữ sạch và sử dụng hiệu
ứng gettering (ô xy hóa với khí có
chứa halogen).
Để giảm Qf người ta sử dụng môi
trường khí trơ Ar hoặc N2 để làm
nguội mẫu sau khi ô xy hóa tạo lớp
SiO2.
Bước ủ mẫu cuối cùng ở 450 – 500
ºC trong môi trường 10% H2 + 90%
N2 (forming gaz) sau khi phủ lớp
kim loại làm đường dẫn sẽ giúp
giảm thiểu Qit.
Đại học Bách khoa Hà Nội
Bá Hà
1/1/2007 10
10
- Ô xy hóa nhiệt (tiếp)
xy
Hiệu ứng nồng độ tạp chất cao
Nồng độ tạp chất càng cao, tại bề mặt Si
càng có nhiều nút khuyết, khiến ks tăng.
Ví dụ: Sự phụ thuộc của các hệ số B/A,
B trong ô xy hóa nhiệt khô ở 900 ºC vào
nồng độ bề mặt của tạp P
Đại học Bách khoa Hà Nội
Bá Hà
1/1/2007 11
11
- Ô xy hóa nhiệt (tiếp)
xy
Sự phụ thuộc vào định hướng tinh thể của đế Si
Là sự phụ thuộc của ks vào các mặt tinh thể: ks(111) > ks(100).
Do mật độ bề mặt các nguyên từ Si khác nhau: tại mặt (100) là
7.1014 cm-2, tại (111) – 8. 7.1014 cm-2.
Mật độ nguyên tử càng cao, số các liên kết có sẵn để tham gia
phản ứng hóa học càng lớn. Mỏng hơn
Dày
Sự khác biệt càng lớn, nếu chiều dày các lớp SiO2 càng nhỏ.
hơn
Đại học Bách khoa Hà Nội
Bá Hà
1/1/2007 12
12
- Ô xy hóa nhiệt (tiếp)
xy
Ô xy hóa Si đa tinh thể (poly-Si)
xy Si
Quá trình ô xy hóa xảy ra cả ở trên bề mặt poly-Si lẫn trên mặt phân cách ở biên
Qu xy
các hạt đa tinh thể. Do biên hạt tập trung nhiều sai hỏng hơn trong lòng các hạt
đa tinh thể nên tốc độ ô xy hóa tại biên hạt cao hơn.
Bề dày lớp SiO2 được tạo nên do ô xy hóa poly-Si có bề dày biến đổi nhiều, do
đó, độ gồ ghề của bề mặt SiO2 rất rõ rệt. Độ gồ ghề càng tăng, nếu chiều dày
Xox càng tăng.
Mặt khác, lớp SiO2 trong trường hợp này xốp hơn so với lớp SiO2 được tạo thành
do ô xy hóa nhiệt đơn tinh thể Si.
Nhìn chung, tốc độ ô xy hóa poly-Si cao hơn so với ô xy hóa đơn tinh thể Si.
Nh
Đại học Bách khoa Hà Nội
Bá Hà
1/1/2007 13
13
- Ô xy hóa nhiệt (tiếp)
xy
Ô xy hóa có chứa khí halogen
xy
Thêm 1 – 5 % khí HCl hay TCE (TriChloroethylene - ) vào luồng O2.
Thêm
Làm giảm sự nhiễm bẩn do các ion kiềm – các ion nhẹ, linh động là nguyên nhân
gây ra sự mất ổn định tính chất của lớp SiO2. Phản ứng (M – ion kim loại):
M + Cll → MCl
C
Làm tăng chất lượng của mặt phân cách Si – SiO2.
Đại học Bách khoa Hà Nội
Bá Hà
1/1/2007 14
14
- Ô xy hóa nhiệt (tiếp)
xy
Hiệu ứng quá trình ô xy hóa theo hình thái
Đại học Bách khoa Hà Nội
Bá Hà
1/1/2007 15
15
- Ô xy hóa nhiệt (tiếp)
xy
Ô xy hóa cục bộ Si (Local oxidation of Silicon – LOCOS)
xy
Mô phỏng ô xy hóa với phần mép Si3N4 ở chế độ ô xy hóa
ẩm với H2O, nhiệt độ 1000 ºC, thời gian 90 phút.
Đại học Bách khoa Hà Nội
Bá Hà
1/1/2007 16
16
- Ô xy hóa nhiệt (tiếp)
xy
Phân bố lại tạp chất trong quá trình ô xy hóa nhiệt
Có thể xảy ra một trong các trường hợp:
Hệ số phân tách tạp chất
a) m < 1: Lưu lượng dòng khí coi như không đổi và
m:
tạp chất khuếch tán chậm trong SiO2. Ví dụ: tạp chất
B (m = 0,3) nghèo đi gần biên phân cách Si – SiO2.
b) m > 1: Tạp chất khuếch tán chậm trong SiO2. Tạp
chất P, As, Sb tăng nồng độ gần biên phân cách Si –
C1và C2 – nồng độ cân bằng của tạp
SiO2.
chất trong Si và SiO2, tương ứng.
c) m < 1: Tạp chất khuếch tán nhanh trong SiO2. Ví
dụ: B bị ô xy hóa ở bề mặt phân cách khi có mặt H2
nên nồng độ nghèo đi.
d) m > 1: Tạp chất khuếch tán nhanh trong SiO2. Tạp
chất Ga (m = 20) vẫn giảm nồng độ gần biên phân
cách Si – SiO2.
a) b) c) d)
Đại học Bách khoa Hà Nội
Bá Hà
1/1/2007 17
17
nguon tai.lieu . vn
