Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

AZ OXIDÁCIÓ Dr. Mizsei János előadásai alapján készítette Balotai Péter Monolit technika.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "AZ OXIDÁCIÓ Dr. Mizsei János előadásai alapján készítette Balotai Péter Monolit technika."— Előadás másolata:

1 AZ OXIDÁCIÓ Dr. Mizsei János előadásai alapján készítette Balotai Péter Monolit technika

2 2 SiO 2 Monolit technika - Oxidáció

3 3 Kristályos könnyen törik oxigén szilícium

4 4 Monolit technika - Oxidáció oxigén szilícium Amorf (fused silica) Si + kationok (Ba, Na) = üveg (amorf) ezt oxidáljuk

5 5 Monolit technika - Oxidáció reakció itt fogy az ox. konc.grad. alakul ki nincs felhalmozódás felületi koncentráció Si - SiO 2 határfelületen lévő koncentráció

6 6 Monolit technika - Oxidáció Henry törvény: aktuális felületi koncentráció az oxidban egyensúlyi koncentráció a oxidban Si - SiO 2 határfelületen lévő koncentráció (majd kiszámoljuk)

7 7 Monolit technika - Oxidáció

8 8

9 9 rétegnövekedési sebesség – fontos, ezt keressük

10 10 Monolit technika - Oxidáció

11 11 Monolit technika - Oxidáció Az eddigi egyenletekből átrendezéssel (1):

12 12 Monolit technika - Oxidáció Az eddigi egyenletekből átrendezéssel (2): Emlékeztetőül: reakciósebességi állandó oxid vastagság diffúziós állandó

13 13 Monolit technika - Oxidáció Határesetek: 1. D kicsi, F kicsi, x 0 nagy: diffúzió korlátozott növekedési sebesség Négyzetgyökösen nő az idővel

14 14 Monolit technika - Oxidáció 2. D nagy, (k s kicsi), x 0 kicsi: reakciósebesség által korlátozott folyamat Határesetek: Lineárisan nő az idővel

15 15 Monolit technika - Oxidáció Oxidnövekedés: Térfogategységre eső molekulaszám (”1000°C, 100 perc, 0.1 µm”) száraz oxid esetén - kék

16 16 Monolit technika - Oxidáció kezdeti oxidvastagság Lehet már oxid a felületen: - nativ - korábbi növesztés

17 17 Monolit technika - Oxidáció konstans aktivációs energia ha a már ott lévő x i vastag oxidot így vittük volna fel, az ennyi ideig tartott volna t, x 0 kicsi „vastag” oxid„vékony” oxid

18 18 Monolit technika - Oxidáció Száraz oxid: Nedves oxid: Si + O 2 SiO 2 szilárdgázszilárd Si + 2H 2 OSiO 2 + 2H 2 szilárdgőzszilárdgáz

19 19 Monolit technika - Oxidáció lineáris jelleg (vékony oxid) gyökös jelleg (vastag oxid) 1200 o C 1000 o C

20 20 Monolit technika - Oxidáció

21 21 Monolit technika - Oxidáció Oxidréteg növekedése száraz oxigénben Itt jó minőségű oxid növeszthető

22 22 Monolit technika - Oxidáció Oxidréteg növekedése atmoszferikus vízgőzben Vastagabb oxid nő Nem mindig jó, hogy gyorsan nő az oxid H 2 O molekula maradhat (elforralt víz) (100 perc alatt 1000°- on kb. 6-szor)

23 23 Oxid határfelület

24 24 Monolit technika - Oxidáció Oxid határfelület – milyen a kötés? Si SiO 2 ideális kötések A Si-hoz csatlakozó oxigén tetraédereknek ideális esetben egymás mellett kéne lenniük, de mivel nem férnek el, ezért hiányok, ill. hosszabb kötések is megjelennek.

25 25 Monolit technika - Oxidáció ideálistól eltérő Oxid határfelület – milyen a kötés? kötések kb. minden dik A Si-hoz csatlakozó oxigén tetraédereknek ideális esetben egymás mellett kéne lenniük, de mivel nem férnek el, ezért hiányok, ill. hosszabb kötések is megjelennek.

26 26 Monolit technika - Oxidáció ideálistól eltérő Oxid határfelület – milyen a kötés? kötések kb. minden dik A Si-hoz csatlakozó oxigén tetraédereknek ideális esetben egymás mellett kéne lenniük, de mivel nem férnek el, ezért hiányok, ill. hosszabb kötések is megjelennek.

27 27 Monolit technika - Oxidáció ideálistól eltérő Oxid határfelület – milyen a kötés? kötések kb. minden dik dangling bond A Si-hoz csatlakozó oxigén tetraédereknek ideális esetben egymás mellett kéne lenniük, de mivel nem férnek el, ezért hiányok, ill. hosszabb kötések is megjelennek.

28 28 Monolit technika - Oxidáció interface trap bonyolultabb határszerkezet beépült H csökkenti a ‘dangling bond’-ok számát, csökkenti a felületi állapotokat oxide trap mobil töltés (Na és K ionok miatt)

29 29 MOS rendszer C-V módszerrel mérhető jellemzői

30 30 CV görbénél határfelületi fix oxidtöltés a határfelületi töltések száma változik: density of interface states Felületi potenciálgát megváltozása: megváltoztatja csapdák a betöltöttségét. gyors felületi állapotsűrűség kapcsolatban vannak egymással kirstály-orientáció függő ([100] irányban a legkisebb a D it )

31 31 Monolit technika - Oxidáció max fix töltés

32 32 Monolit technika - Oxidáció „Jó” a szilíciumban: –Sok van belőle (3. leggyakoribb elem a Földön) –Könnyen jó egykristály húzható belőle –Si-SiO 2 határfelület között kb. 2 atomsík a váltás –Minden kötés hibás, de még így is a Si-SiO 2 az egyik legtökéletesebb határfelület; makroszkópikusan tökéletes, atomosan sima –Si, Au 1000°C felett olvad, de eutektikumuk 380°C-on jól forrasztható

33 33 Monolit technika - Oxidáció Deal (oxidációs) háromszög Fix töltések száma alacsony hőmérsékletű, száraz oxidációnál igen nagy, mert nem tudnak rendeződni a határfelületi kötések Jó oxid: - magas hőmérséklet, O 2 atmoszféra - alacsony hőmérséklet, redukáló atmoszféra, sokáig hökezelés

34 34 Monolit technika - Oxidáció Deal (oxidációs) háromszög gyors oxidáció (k s nagy, minden kötés rendeződik) lassú oxidáció (k s kicsi, telítetlen töltések maradnak), majd hőkezelés (N 2 vagy Ar) alacsonyabb felületi állapotsűrűség ( ) hökezelés

35 35 Monolit technika - Oxidáció

36 36 Monolit technika - Oxidáció Oxidnövekedés különböző orientációjú Si-oknál 800 °C-on, az oxidáció kezdeti szakaszában [100] [111] [110]

37 37 Monolit technika - Oxidáció Oxidnövekedés különböző orientációjú Si-oknál 800 °C-on, a teljes oxidáció alatt [100] [111] [110]

38 38 Monolit technika - Oxidáció asztalra kitéve x 0 vastag oxid nő rá (idő függvényében) nem túl jó minőségű

39 39 Monolit technika - Oxidáció XPS Mennyire SiO 2 a SiO 2 ? (sztöchiometria) Vékony réteg nem 100%-ban SiO 2

40 40 Monolit technika - Oxidáció Oxidvastagságok: 0 – ultra thin – 15nm – very thin – 50nm – thin – 200nm – thick linearlinear parabolicparabolicSiO 2

41 41 Monolit technika - Oxidáció ultra thin oxide

42 42 Monolit technika - Oxidáció TEM

43 Plazma oxidáció: pozitív potenciálra kötjük a szeletet, így a negatív ionok rákötődnek  a Si felülete oxidálódik Anódos oxidáció Rapid Thermal Processing: hőkezelésre is jó, szeletenkénti behelyezés CVD Sol-gél leválasztás: szerves Si vegyület felcentrifugálása az Si felületére Szilícium-dioxid réteg kialakítása egyéb módszerekkel:

44 Maszkol: kicsi az adalék diffúzió benne jól tapad hőellenálló jól (szelektíven) ellenáll a marással szemben Gate elektróda alatt jól szigetel A SiO2 kitüntetett szerepe


Letölteni ppt "AZ OXIDÁCIÓ Dr. Mizsei János előadásai alapján készítette Balotai Péter Monolit technika."

Hasonló előadás


Google Hirdetések