Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Формирование подзатворного диэлектрика. (Лекция 6)

Содержание

Нереализованный «полевой транзистор» Лилиенфельда. Патент США 1 745 175 на «метод и устройство управления электрическими токами» с приоритетом от 8 октября 1926 года
Лекция 6   Формирование подзатворного диэлектрика Нереализованный «полевой транзистор» Лилиенфельда. Патент США 1 745 175 на «метод и устройство управления Принцип работы полевого транзистора Почему не работал МДП-транзистор Разработчики метода пассивации поверхности кремния оксидомМ.АталлаМ.Кант Почему стал работать МОП-транзистор   Эффект пассивации поверхности оксидом (1960-е гг. Почему стал работать МОП-транзистор   Эффект пассивации поверхности оксидом (1960-е гг. Почему неполная пассивация поверхности кремния Атомы кислорода Атомы кремния Пороговое напряжение МОП-транзистора    Динамика изменения толщины подзатворного окислаГодыТолщина окисла (нм ) Проблемы подзатворного диэлектрикаПоликремнийУтечкиДиффузияпримесейДефектыТоки утечкиТехнологические поколенияТок насыщенияПодпороговый токТок через диэлектрик	[ 1 ] Структура оксида кремнияКислородкремний	[ 1 ]Ближний порядок(тетраэдр)Мостиковый кислородДальний порядок ( угол между связями ) Ближний порядок       O Структура оксида кремния Кристаллическое состояние ( d – 2,62 г/cм3 )Аморфное состояние Кристаллические модификации оксида кремния      P Почему растёт аморфный оксид кремния Атомы кислорода Атомы кремния Дефекты аморфного оксида кремнияОтсутствие кремнияОтсутствие кислорода ( кислородная вакансия.)Решеткообразующие примеси – замена Последствия локальной кристаллизации аморфного оксида кремния1. Разрушение решетки оксида2. Ухудшение маскирующих свойств Факторы способствующие локальной кристаллизации аморфного оксида кремнияДлительные высокотемпературные обработкиМедленное охлаждениеТрёхвалентные решоткообразующие примеси Факторы подавляющие локальную кристаллизацию аморфного оксида кремния Уменьшение температуры и длительности термообработок. Структура системы кремний-оксид  Оксид Зарядовое состояние системы      кремний-оксид Пороговое напряжение МОП-транзистора    Зависимость подвижности носителей от температуры и электрического поляНа поверхностных состояниях Зарядовое состояние системы кремний-оксид Слон и семеро слепцов Р.ДонованаАдсорбированные ионыГалоидные ионыКислородные вакансииЛовушки в окислеПротоныПолярные молекулыАлкильные ионы Заряды в системе кремний-оксид кремнияNa+K+QмQрQпQпс	[ 2 ]Мигрирующий зарядРадиационный зарядПостоянный зарядЗаряд поверхностных состояний Постоянный зарядРасположен в оксиде вблизи поверхности кремния (20 А0)Всегда положительныйНе зависит от Образование кислородных вакансийАдсорбция  диффузия    химическая реакция кислорода Постоянный заряд Почему кислородная вакансия донор Треугольник ДиллаТемпература (0С)Фиксироанный заряд Q, Jq (1011 см-2)	[ 2 ] Поверхностные состояния в системе кремний-оксидПСПС	[ 2 ] Поверхностные состояния Расположены на поверхности кремнияБольше при ориентации поверхности кремния (111)Уменьшаются при Свободные связи в объеме окисла кремнияСвободная связьСвязь, блокированная водородом	[ 2 ]H Эффект образования горячих носителей Влияние водорода в окисле на плотность поверхностных состояний и захват горячих носителейДиффузия		[ 3 ]Инжекция носителей Мигрирующий зарядРасположен в объеме оксидаЧаще положительный (Na+, K+, H+ )Уменьшается при введении Оптимизация процесса подзатворного окисления кремния Пороговое напряжение МОП-транзистора   Ионная имплантация примесиРежим окисления: 8000С, пары воды ( пирогенное окисление) Микрофотография МОП структуры	[ 2 ] Проблемы подзатворного диэлектрикаПоликремнийУтечкиДиффузияпримесейДефектыТоки утечкиТехнологические поколенияТок насыщенияПодпороговый токТок через диэлектрик	[ 1 ] Токи через диэлектрикПлотность токаНапряжение на затворе, ВТоки утечкиТуннельный ток	[ 1 ] Влияние азота в окисле на накопленный заряд при положительном смещении	[ 3 ] Å Влияние азота в окисле на накопленный заряд при отрицательном смещении	[ 3 ]Толщина окисла, Å Влияние азота в окисле на диффузию бора в диэлектрике	[ 3 ]Коэффициент диффузии Влияние фтора на диффузию бора   в диэлектрике	[ 3 ]Оксинитрид1000/Т (1/К)Коэффициент Распределение азота и кислорода в окисле при нитридизации в N2O и NH3 с реокислением	[ 3 ] Влияние азота в окисле  на короткоканальные эффекты	[ 3 ]N-МОПТоксинитридΔVt=Vt(L)-Vt(L-1мкм)Чистый окиселДлина затвора Lg (мкм) Причина возникновения обратного короткоканального эффекта    ИИ мышьяка Причина подавления обратного короткоканального эффекта азотом    ИИ мышьяка Влияние азота в окисле на плотность поверхностных состояний	[ 3 ] Плотность поверхностных Влияние азота в окисле на пороговые напряжения МОПТ	[ 3 ]Концентрация азота (ат.%)V, (В) Зависимость подвижности электронов от концентрации азота в окисле Оптимизация процесса нитридизации окисла по предельно допустимой концентрации азота	[ 3 ]Tox,нмОграничения, связанные
Слайды презентации

Слайд 2 Нереализованный «полевой транзистор» Лилиенфельда.
Патент США 1 745 175 на

Нереализованный «полевой транзистор» Лилиенфельда. Патент США 1 745 175 на «метод и устройство

«метод и устройство управления электрическими токами» с приоритетом от

8 октября 1926 года

Слайд 3 Принцип работы полевого транзистора

Принцип работы полевого транзистора

Слайд 4 Почему не работал МДП-транзистор

Почему не работал МДП-транзистор


Управляющий электрод

Полупроводник

Соотношение между поверхностными ловушками (оборванные связи) и количеством индуцированных полем носителей

На один носитель - 100 ловушек!








Ловушки – 1014см-2

Носители – 1012см-2


Слайд 5 Разработчики метода пассивации поверхности кремния оксидом
М.Аталла
М.Кант

Разработчики метода пассивации поверхности кремния оксидомМ.АталлаМ.Кант

Слайд 6 Почему стал работать МОП-транзистор
Эффект пассивации

Почему стал работать МОП-транзистор  Эффект пассивации поверхности оксидом (1960-е гг.

поверхности оксидом (1960-е гг. М. Аталла и Д. Кант

)
Управляющий электрод

Оксид кремния

Кремний


Соотношение между поверхностными ловушками (оборванные связи) и количеством индуцированных полем носителей
На одну ловушку - 10 носителей!








Ловушки – 1011см-2

Носители – 1012см-2



Слайд 7 Почему стал работать МОП-транзистор
Эффект пассивации

Почему стал работать МОП-транзистор  Эффект пассивации поверхности оксидом (1960-е гг.

поверхности оксидом (1960-е гг. М. Аталла и Д. Кант

)
Управляющий электрод

Оксид кремния

Кремний


Соотношение между поверхностными ловушками (оборванные связи) и количеством индуцированных полем носителей
На одну ловушку - 10 носителей!








Ловушки – 1011см-2

Носители – 1012см-2



Слайд 8 Почему неполная пассивация поверхности кремния























Атомы кислорода

Атомы

Почему неполная пассивация поверхности кремния Атомы кислорода Атомы кремния

кремния


Слайд 9 Пороговое напряжение МОП-транзистора
 

 
 

Пороговое напряжение МОП-транзистора   

Слайд 10 Динамика изменения толщины подзатворного окисла

Годы
Толщина окисла (нм )

Динамика изменения толщины подзатворного окислаГодыТолщина окисла (нм )

Минимальный

размер (мкм) Степень интеграции

[ 1 ]


Слайд 11 Проблемы подзатворного диэлектрика
Поликремний
Утечки
Диффузия
примесей
Дефекты
Токи утечки
Технологические поколения
Ток насыщения
Подпороговый ток
Ток через

Проблемы подзатворного диэлектрикаПоликремнийУтечкиДиффузияпримесейДефектыТоки утечкиТехнологические поколенияТок насыщенияПодпороговый токТок через диэлектрик	[ 1 ]

диэлектрик
[ 1 ]


Слайд 12 Структура оксида кремния
Кислород
кремний
[ 1 ]


Ближний порядок
(тетраэдр)
Мостиковый кислород
Дальний порядок

Структура оксида кремнияКислородкремний	[ 1 ]Ближний порядок(тетраэдр)Мостиковый кислородДальний порядок ( угол между связями )

( угол между связями )


Слайд 13 Ближний порядок

Ближний порядок    O     O

O

O

O Si O Si O

O O

Si – O 1,69 A

50% - ковалентная
50% - ионная

O – O 2,65 A

Si – Si 3,0 A



Расстояние между атомами в тетраэдре


Слайд 14 Структура оксида кремния
Кристаллическое состояние
( d

Структура оксида кремния Кристаллическое состояние ( d – 2,62 г/cм3 )Аморфное

– 2,62 г/cм3 )
Аморфное состояние
( d – 2,2

г/cм3 )

Дальний порядок
Ближний порядок

Только ближний порядок


Слайд 15 Кристаллические модификации оксида кремния

Кристаллические модификации оксида кремния   P    кварц

P

кварц тридимит кристаболит

870 1170 1770 Т 0 C

1430 1580 1400

Угол между связями


Слайд 16 Почему растёт аморфный оксид кремния























Атомы кислорода

Атомы

Почему растёт аморфный оксид кремния Атомы кислорода Атомы кремния

кремния


Слайд 17 Дефекты аморфного оксида кремния
Отсутствие кремния

Отсутствие кислорода ( кислородная

Дефекты аморфного оксида кремнияОтсутствие кремнияОтсутствие кислорода ( кислородная вакансия.)Решеткообразующие примеси –

вакансия.)

Решеткообразующие примеси – замена кремния ( бор, фосфор, сурьма,

мышьяк)

Решеткопреобразующие примеси – замена кислорода ( водород, гидроксил, натрий, калий, алюминий )

5. Кремний в междоузлии

6. Примеси ( ранее перечисленные) в междоузлии





Слайд 18 Последствия локальной кристаллизации аморфного оксида кремния
1. Разрушение решетки

Последствия локальной кристаллизации аморфного оксида кремния1. Разрушение решетки оксида2. Ухудшение маскирующих

оксида
2. Ухудшение маскирующих свойств оксида
3. Токи утечки через оксид
4.

Увеличенная скорость диффузии через оксид
5. Ухудшение эффекта пассивации поверхности кремния
6. Возникновение внутренних механических локальных напряжений
7. Повреждение металлизации
8. Изменение зарядового состояния системы кремний-оксид
9. Уменьшение подвижности носителей в канале МОПТ



Слайд 19 Факторы способствующие локальной кристаллизации аморфного оксида кремния
Длительные высокотемпературные

Факторы способствующие локальной кристаллизации аморфного оксида кремнияДлительные высокотемпературные обработкиМедленное охлаждениеТрёхвалентные решоткообразующие

обработки
Медленное охлаждение
Трёхвалентные решоткообразующие примеси ( бор )
Решоткопреобразующие примеси (водород,

гидроксил, натрий, алюминий )
Частицы кварцевой пыли
Металлические примеси в междоузлии


Слайд 20 Факторы подавляющие локальную кристаллизацию аморфного оксида кремния
Уменьшение

Факторы подавляющие локальную кристаллизацию аморфного оксида кремния Уменьшение температуры и длительности

температуры и длительности термообработок.
Быстрое охлаждение
Пятивалентные решоткообразующие примеси

( фосфор, сурьма, мышьяк )
Окисление в сухом кислороде
Стерильность процесса окисления


Слайд 21 Структура системы кремний-оксид


Оксид

Структура системы кремний-оксид Оксид

Кремний
кремния
монокристалл аморфный


Кристаллизованный Аморфизированный
оксид кремний

Слайд 22
Зарядовое состояние системы

Зарядовое состояние системы   кремний-оксид

кремний-оксид


Слайд 23 Пороговое напряжение МОП-транзистора
 

 
 

Пороговое напряжение МОП-транзистора   

Слайд 24 Зависимость подвижности носителей от температуры и электрического поля

На

Зависимость подвижности носителей от температуры и электрического поляНа поверхностных состояниях

поверхностных состояниях


Слайд 25 Зарядовое состояние системы кремний-оксид Слон и семеро слепцов Р.Донована
Адсорбированные

Зарядовое состояние системы кремний-оксид Слон и семеро слепцов Р.ДонованаАдсорбированные ионыГалоидные ионыКислородные вакансииЛовушки в окислеПротоныПолярные молекулыАлкильные ионы

ионы
Галоидные ионы
Кислородные вакансии
Ловушки в окисле
Протоны
Полярные молекулы
Алкильные ионы










Слайд 26 Заряды в системе кремний-оксид кремния

Na+
K+


Qп
Qпс
[ 2 ]
Мигрирующий заряд

Радиационный

Заряды в системе кремний-оксид кремнияNa+K+QмQрQпQпс	[ 2 ]Мигрирующий зарядРадиационный зарядПостоянный зарядЗаряд поверхностных состояний

заряд

Постоянный заряд

Заряд поверхностных состояний


Слайд 27 Постоянный заряд
Расположен в оксиде вблизи поверхности кремния (20

Постоянный зарядРасположен в оксиде вблизи поверхности кремния (20 А0)Всегда положительныйНе зависит

А0)
Всегда положительный
Не зависит от типа проводимости и концентрации примеси

в кремнии
Больший при ориентации поверхности кремния (111)
Не меняется под воздействием внешних электрических полей
Уменьшается при увеличении температуры окисления
Увеличивается при окислении в парах воды
Уменьшается при термообработке в азоте или аргоне
при 400 0С







Слайд 28 Образование кислородных вакансий

Адсорбция диффузия

Образование кислородных вакансийАдсорбция диффузия  химическая реакция кислорода кислорода и

химическая реакция
кислорода кислорода и

кремния

Si + 4O = (SiO4) тетраэдр

Si + 3O = (SiO3)+ кислородная вакансия


Si

O


Слайд 29 Постоянный заряд

Постоянный заряд         O

O
+
O Si O Si O

O O

Кислородная вакансия

е


Слайд 30 Почему кислородная вакансия донор

Почему кислородная вакансия донор









+

_

_

_

кремний

Кислород

е

Связь кислород-кремний

50% - ионная,
50% ковалентная


Слайд 31
Треугольник Дилла
Температура (0С)
Фиксироанный заряд Q, Jq (1011 см-2)
[

Треугольник ДиллаТемпература (0С)Фиксироанный заряд Q, Jq (1011 см-2)	[ 2 ]

Слайд 32 Поверхностные состояния в системе кремний-оксид

ПС
ПС
[ 2 ]

Поверхностные состояния в системе кремний-оксидПСПС	[ 2 ]

Слайд 33 Поверхностные состояния
Расположены на поверхности кремния
Больше при ориентации поверхности

Поверхностные состояния Расположены на поверхности кремнияБольше при ориентации поверхности кремния (111)Уменьшаются

кремния (111)
Уменьшаются при окислении в парах воды
Уменьшаются при обработке

хлором
Величина и знак заряда зависит от внешнего потенциала
Имеются быстрые и медленные состояния
Увеличивается при избыточной концентрации водорода



Слайд 34 Свободные связи в объеме окисла кремния

Свободная связь
Связь, блокированная

Свободные связи в объеме окисла кремнияСвободная связьСвязь, блокированная водородом	[ 2 ]H

водородом
[ 2 ]
H



Слайд 35 Эффект образования горячих носителей

Эффект образования горячих носителей

Слайд 36 Влияние водорода в окисле на плотность поверхностных состояний

Влияние водорода в окисле на плотность поверхностных состояний и захват горячих носителейДиффузия		[ 3 ]Инжекция носителей

и захват горячих носителей
Диффузия

[ 3 ]
Инжекция носителей


Слайд 37 Мигрирующий заряд
Расположен в объеме оксида
Чаще положительный (Na+, K+,

Мигрирующий зарядРасположен в объеме оксидаЧаще положительный (Na+, K+, H+ )Уменьшается при

H+ )
Уменьшается при введении в оксид фосфора
Увеличивается при нанесении

на оксид алюминия и последующей низкотемпераnурной обработке
Увеличивается при окислении в парах воды
Уменьшается при термообработке в сухом кислороде

Слайд 38 Оптимизация процесса подзатворного окисления кремния

Оптимизация процесса подзатворного окисления кремния

Слайд 39 Пороговое напряжение МОП-транзистора
 

 
 

Ионная имплантация примеси

Режим окисления: 8000С, пары

Пороговое напряжение МОП-транзистора   Ионная имплантация примесиРежим окисления: 8000С, пары воды ( пирогенное окисление)

воды ( пирогенное окисление)


Слайд 40 Микрофотография МОП структуры

[ 2 ]

Микрофотография МОП структуры	[ 2 ]

Слайд 41 Проблемы подзатворного диэлектрика
Поликремний
Утечки
Диффузия
примесей
Дефекты
Токи утечки
Технологические поколения
Ток насыщения
Подпороговый ток
Ток через

Проблемы подзатворного диэлектрикаПоликремнийУтечкиДиффузияпримесейДефектыТоки утечкиТехнологические поколенияТок насыщенияПодпороговый токТок через диэлектрик	[ 1 ]

диэлектрик
[ 1 ]


Слайд 42 Токи через диэлектрик

Плотность тока
Напряжение на затворе, В
Токи утечки
Туннельный

Токи через диэлектрикПлотность токаНапряжение на затворе, ВТоки утечкиТуннельный ток	[ 1 ]

ток
[ 1 ]


Слайд 43 Влияние азота в окисле на накопленный заряд при

Влияние азота в окисле на накопленный заряд при положительном смещении	[ 3 ] Å

положительном смещении

[ 3 ]
Å


Слайд 44 Влияние азота в окисле на накопленный заряд при

Влияние азота в окисле на накопленный заряд при отрицательном смещении	[ 3 ]Толщина окисла, Å

отрицательном смещении

[ 3 ]
Толщина окисла, Å


Слайд 45 Влияние азота в окисле на диффузию бора в

Влияние азота в окисле на диффузию бора в диэлектрике	[ 3 ]Коэффициент

диэлектрике

[ 3 ]
Коэффициент диффузии бора (см2/сек)
1000/Т (К-1)
Температура термообработки (0С)


Слайд 46 Влияние фтора на диффузию бора в диэлектрике

[

Влияние фтора на диффузию бора  в диэлектрике	[ 3 ]Оксинитрид1000/Т (1/К)Коэффициент

3 ]
Оксинитрид
1000/Т (1/К)
Коэффициент диффузии бора (сек)
Чистый SiO2
Температура термообработки (0С)
Без

фтора







Слайд 47 Распределение азота и кислорода в окисле при нитридизации

Распределение азота и кислорода в окисле при нитридизации в N2O и NH3 с реокислением	[ 3 ]

в N2O и NH3 с реокислением

[ 3 ]


Слайд 48 Влияние азота в окисле на короткоканальные эффекты

[ 3

Влияние азота в окисле на короткоканальные эффекты	[ 3 ]N-МОПТоксинитридΔVt=Vt(L)-Vt(L-1мкм)Чистый окиселДлина затвора Lg (мкм)

]
N-МОПТ
оксинитрид
ΔVt=Vt(L)-Vt(L-1мкм)
Чистый окисел
Длина затвора Lg (мкм)


Слайд 49 Причина возникновения обратного короткоканального эффекта


Причина возникновения обратного короткоканального эффекта  ИИ мышьяка

ИИ мышьяка

Термообработка ( активация примеси )

Образование межузельных атомов кремния

Диффузия межузельных атомов кремния ускоренная диффузия бора к поверхности

Р п+

Р п+















v v

в в в


Слайд 50 Причина подавления обратного короткоканального эффекта азотом


Причина подавления обратного короткоканального эффекта азотом  ИИ мышьяка

ИИ мышьяка

Термообработка ( активация примеси )

Образование межузельных атомов кремния

Р п+

Р п+















N N N N N






Неподвижные комплексы

N


Слайд 51 Влияние азота в окисле на плотность поверхностных состояний

[

Влияние азота в окисле на плотность поверхностных состояний	[ 3 ] Плотность

3 ]
Плотность поверхностных состояний (1010 см-2)
Концентрация азота Npeak

(%)

Слайд 52 Влияние азота в окисле на пороговые напряжения МОПТ

[

Влияние азота в окисле на пороговые напряжения МОПТ	[ 3 ]Концентрация азота (ат.%)V, (В)

3 ]
Концентрация азота (ат.%)
V, (В)


Слайд 53 Зависимость подвижности электронов от концентрации азота в окисле

Зависимость подвижности электронов от концентрации азота в окисле

  • Имя файла: formirovanie-podzatvornogo-dielektrika-lektsiya-6.pptx
  • Количество просмотров: 119
  • Количество скачиваний: 0