Влияние легирования цинком на свойства моп-структур

Использование полупроводников в электронике прошло долгий путь — от первого детектора на кристалле сульфида свинца и современной микро ЭВМ, выполненную на кремниевой пластине площадью менее 1 см2. Такой результат достигнут благодаря успехам технологии, которая, в свою очередь, опирается на физическую электронику. В наши дни развитие электроники непрерывно стимулируется успехами в области физики полупроводников и в области технологии производства новых напивпровиднкових структур и объединение их в большие интегральные схемы (БИС). Повышение степени интеграции БИС и связанная с этим реализация предельных размеров элементов и, соответственно, предельных значений параметров требует качественного совершенствования практически всех технологических процессов создания схем. В частности, процесс окисления должен совершенствоваться в направлении уменьшения толщины и дефектности слоя оксида. Переход от топологической нормы 2 мкм до 0.5мкм требует уменьшения толщины оксида от 0.4-0.8 до 0.1 -0.4 мкм, а его пористости от 10 до 1 см-2. Из сказанного очевидно, что производство больших и сверхбольших ИМ представит повышенные требования к качеству исходных материалов. В то же время, сохранить свойства даже идеального слитка в реальном технологическом процессе невозможно, так как в кремний вносятся примеси и возникают дефекты. Чтобы уменьшить влияние этих примесей и дефектов на параметры и надежность микросхем, в технологические маршруты вводят специальные операции геттерирования, благодаря чему удается сохранить качество рабочих областей прибора на заданном уровне.
https://vrachiha.ru/

Выращивание легированных пленок SиO2, как известно из литературы, является одним из методов модификации электрических параметров как отдельных элементов, так и схемы в целом. Причем, в зависимости от необходимости достижения заданных параметров прибора используют для легирования как стандартные, так и нетипичные примеси кремния. Уровни легирования используют также разные: от самых маленьких до существенных, вплоть до образования элемент силикатного стекла. В настоящее время процесс влияния примесей на характеристики МДП-структур исследован недостаточно. Добавки могут создавать под действием внешних факторов, в частности радиации, различные типы радиационно активных дефектов, будут приводить к деградации параметров приборов. Без всестороннего исследования влияния легирования на электрофизические параметры структур, а также их модификации под действием внешних факторов невозможно обеспечение стабильности и долговечности работы приборов. Внедрение методов примесного геттерирования также невозможно без исследования влияния легирования на электрофизические свойства структур. Целью настоящей дипломной работы является всестороннее исследование зарядовых характеристик и параметров распределения МОП-структур с легированным в процессе геттерирования дефектов слоев SиO2 и структур в целом. Для исследования указанных параметров выбраны стандартные методы С (V) и C (t) — характеристик. 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

    1. Методы выращивания пленок ТЕРМИЧЕСКОГО SиO2.
Термическое окисление кремния осуществляется в системах проточного типа в атмосфере, содержащей кислород, углекислый газ, пары воды с использованием в качестве транспортирующих газов аргона, водорода, кислорода, или в замкнутых системах при высоком давлении окислителя. Главное отличие между окислением в парах воды и в сухом кислороде заключается в том, что диффундирующего через пленку окиси веществом является не вода, а молекулы или ионы кислорода и гидроканальних групп. Исследования с использованием обычной методики меченых атомов показало, что рост окиси осуществляется не на грани газ — оксид, а на границе окись — кремний. . Кинетика окисления в области низких температур объясняется зачастую не диффузией кислородных ионов, а скоростью реакции на границе раздела. Отклонение от параболического закона в сторону линейности наблюдается при температурах ниже 1300 К. Установка для окисления в сухом кислороде изображена на рис.1.1. Как осушитель можно использовать виморожуючу ловушку, химический поглотитель или другое устройство, позволяющее снизить содержание влаги в кислороде до точки росы — 200 К. Фильтр служит для удаления частиц размером 0,5 мкм и выше. Кривые окисления при таких условиях будут выглядеть, как на рис.1.2. . В высокотемпературной области экспериментальные данные хорошо согласуются друг с другом, в низкотемпературной — наблюдается большой разброс. Полученные в области высоких температур результаты хорошо описываются параболическим уравнением: x2 = 21 2 t ехр (-1. 33 / Т) = t10 (1. 326-6100 / T) (1) где: х — толщина пленки, нм, t — время окисления, мин, Т — температура процесса, К. О2 4 Рис. 1.1. Окисления в сухом кислороде: 1 осушитель; 2 — фильтр;
  1.  — печь для окисления; 4 — термопара.
Рис. 1.2. Окисления в сухом кислороде при давлении 1 ат. Рис. 1.3. Рост оксида кремния во влажных газах. Высокая энергия активации, характерная для окисления в сухом кислороде, отражает прочность связей кислородных ионов в окиси. Об этом свидетельствует также энергия активации диффузии кислорода в кварце. Установка для окисления кремния во влажном кислороде — это система, в которой сухой кислород из баллона сначала пропускается через барботер, а затем поступает в печь для окисления. Содержание влаги в потоке газа определяется температурой барботера и скоростью потока. Поскольку окисления в водных парах происходит гораздо быстрее, чем в сухом кислороде, содержание влаги в потоке газа-носителя является важнейшим фактором, обусловливающим скорость окисления при заданных значениях времени и температуры. Почти по всему диапазону типичных значений температуры водяной бани замена кислорода инертным газом-носителем не влияет существенно на рост окиси, хотя, как видно из рис. 3, при температуре водяной бани 300 К состав газа-носителя может ощутимо влиять на скорость роста.