4_Pages from oxidation of silicon (Лекции Цветкова)

PDF-файл 4_Pages from oxidation of silicon (Лекции Цветкова) Технология и оборудование микро и наноэлектроники (17257): Лекции - 5 семестр4_Pages from oxidation of silicon (Лекции Цветкова) - PDF (17257) - СтудИзба2017-12-28СтудИзба

Описание файла

Файл "4_Pages from oxidation of silicon" внутри архива находится в следующих папках: Лекции Цветкова, задание 4. PDF-файл из архива "Лекции Цветкова", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технология и оборудование микро и наноэлектроники" из 5 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "технология и оборудование микро и наноэлектроники" в общих файлах.

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст из PDF

Oxidation of siliconCompetance goalsYou can:• Describe what oxides are used for• Describe different oxidation techniques• Describe the equipment• Explain the Deal-Grove model• Calculate oxide thicknes• Solve typical oxidation problems:•Analytically•Numerically using SupremeSilicon oxidationThe high quality of SiO2 is the reason for thesucces of silicon technology!Thermal oxide properties•Excellent dielectric:–Resistivity re >1016Wcm. Bandgap EG » 9eV–High breakdown field Ec » 1V/nm–Interface passivation.

Dit >109/eVcm2–Stable & reproducible bulk properties–Stable & reproducible Si/SiO2 interface–Perfect adhesion & low pinhole density < 1/cm2•Good masking properties–Low diffusivity for dopants–Easily etched selective to SiliconThanks to OHOxidation processSi → SiO2How would you do that?Dry oxidation :Si ( s ) + O2 ( g ) → SiO2 ( s )Wet oxidation :Si ( s ) + 2 H 2O( g ) → SiO2 ( s ) + 2 H 2 ( g )Oxidation technology• Thermally grown oxide• Wet• Dry• Deposited oxides• PECVD• LPCVD (e.g.

TEOS)• Electrochemical anodizationOxides are used for:• Gate oxide (dry)• Field oxide (wet)• Masking material• WaveguidesDryHigh∼1050°CWetHigh∼1000°CLPCVDMedium∼850°CPECVDLow∼300°CElectrochem.Very lowRoom tempOxidation FurnaceFlows: ∼5 slmPressure: ∼1 Bar = 105PaMIC - furnacesThermal oxidation in practice1.2.3.4.5.6.7.8.Clean the wafers (RCA)Put wafers in the boatLoad the wafers in the furnaceRamp up the furnace to process temperature in N2StabiliseProcess (Wet or Dry Oxidation)Anneal in N2Ramp downT1000OC20OC/min850OC2OC/mintimeSilicon consumptionThickness of Si used = 0.44 • Thickness of oxideStructure of silicon dioxideDensity 2.65g/cm3quartz crystal lattice – long range orderDensity 2.21g/cm3amorphous structure of silicon dioxide – short range orderDeal-Grove modelF1: Flux due to diffusionF2: Flux due to reactionProblem:How would you modeldiffusion and reaction?Deal Grove model: FluxF1: Diffusion – Ficks lawF2: Reaction – 1.st order reactionC0 − C sdCF1 = D=DdxxF2 = kCsSteady state :F1 = F2 = FDeal-Grove model: FluxC0 − C sF = kCsF=DxCombine and eliminate Cs :FC0 −C0 − C sDk=D⇒ xF = DC0 − FF=DkxxDDC0⇒  x +  F = DC0 ⇒F=kDx+ kDeal-Grove model: FluxDC0F=Dx+ kFor small x : F ≈ kC0Flux is limited by surface reaction!DC0For large x : F =xFlux is limited by diffusion!Deal-Grove model: Growth rateDC0F=Dx+ kFlux: Number of molecules persecond per cm2 {1/(cm2•s)}Growth rate: dx/dt {cm/s}O2Number of O2 molecules arriving:N = FAdtANumber of SiO2 created:N = C1dV = C1 AdxCombining :C0dx FD==FAdt = C1 Adx ⇒D  C1dt C1 x+ kdxSiO2dV = AdxN = C1dV = C1 AdxDeal-Grove model: Growth rateDC0 C0dx F==Growth rate =D  C1dt C1 x+ kIntegrate to find x(t )!Boundary conditions : x(0) = d 0Solution :2(22DCCkt +τ ) D2D200(t + τ ) x =  1 +− 1x +x=C1k DC1kThickness depends on square root of time!Deal-Grove model: Growth rateSolution :2(22Ckt +τ ) DC2DD200(t + τ ) x =  1 +− 1x=x +k DC1C1kFor small x ( x << 2 D / k ) :C0(t + τ ) the rate is dominated by surface reactionx≈kC1For large x ( x >> 2 D / k ):2 DC0(t + τ ) the rate is dominated by diffusionx2 ≈C1Deal-Grove model: In useConventional form :x + Ax = B(t + τ )22DA=k2 DC0B=C1 2 2 Dd 0 d0 +kτ =2DC 1 C011x = − A+A2 + 4 B (t + τ )22B(t + τ )ALarge x - parabolic region: x 2 = B(t + τ )Small x - linear region:x=The model is very good for wet oxidationFor dry oxidation a fitted value of τ must be used!Temperature and orientation dep.BSmall x - linear region:x = (t + τ )A2Large x - parabolic region: x = B(t + τ )Discuss:1) Should B/A depend on temperature?2) Should B/A depend on orientation of the substrate?3) Should B depend on temperature?4) Should B depend on orientation of the substrate?1+3) Yes – chemical reactions depend on exp(-Ea/kT)2) Yes – the surface reaction is important at small x3) No – at large x diffusion is rate limitingLinear rate constant B/A (um/h)T (C)Activation energy∼2eVBreak Si-Si bond:1.83 eV1000/T (K-1)Parabolic rate constant B (um2/h)T (oC)Wet:Ea=0.71eVDiffusion of water infused silica:Ea=0.79eVDry:Ea=1.24eVDiffusion of oxygen infused silica:Ea=1.18eV1000/T (K-1)Growth curves for dry oxidationGrowth curves for wet oxidationThin oxide growthWarning:Very thin (<20nm) dry oxides are not well described!There is a large compressive stress - lowers D ?Empirical model for dry oxidation:dxB−x=+ C expdt 2 x + A L L ≈ 7nmC/CBImpurity redistributionEquilibriu m concentration of impurity in siliconEquilibrium concentration of impurity in SiO2C/CBk=k<1k>1x (µm)x (µm)Oxide quality & thicknessThicknessmeasurement:a) Colorb) Profilerc) EllipsommetrySummaryThermal oxidation is the workhorse!Dry oxidation in oxygenWet oxidation in water vapourOxidation temperatures are around 1000CDeal-Grove model:x 2 + Ax = B(t + τ ) A =x=−2DkB=2 DC0C1 2 2 Dd 0 d0 +kτ =2D11A+A2 + 4 B (t + τ )22B(t + τ )A2Large x - parabolic region: x = B(t + τ )Small x - linear region:x=C 1 C0.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5137
Авторов
на СтудИзбе
440
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее