Пленки SiO2 в МОП технологии. Качество. Надежность. Методы исследования

1.

МИЭТ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
РЕФЕРАТ
по дисциплине «Математические основы теории надежности»
на тему: «Пленки SiO2 в МОП технологии. Качество. Надежность. Методы
исследования»
Выполнил: Егоров Павел, гр. КТ-32
Проверил: к.т.н., доцент ИНМСТ Горшкова Н.М.
Москва, 2024

2.

Цель и задачи
Цель доклада – изучить возможное применение плёнок двуокиси кремния в МОП
технологии, параметры и методы исследования их качества и надежности.
Задачи:
1. Рассмотреть возможное применения плёнок SiO2.
2. Изучить параметры влияющие на качество и надежность плёнок.
3. Ознакомиться с методами исследования.
4. Список литературы.
2

3.

Возможное применение SiO2
Способы получения:
• термическое окисление (сухое, влажное и т. д.)
• анодное окисление;
• пиролитическое окисление;
• плазмохимическое окисление.
Варианты применения:
• Под затворный диэлектрик
• Охранные кольца
• Изоляция
• Защитный слой
Рис. 1. Поперечное сечение
КМОП инвертора [1].
3

4.

Параметры плёнок SiO2 [2]
Качество подзатворного диэлектрика определяет свойства МОП транзисторов. Основными
параметрами влияющими на качество и надёжность являются:
• Толщина
• Плотность кремниевых слоев
• Равномерность
Рис. 2. Изотропно вытравленные каналы на стеклянной
подложке: плохо вытравленный канал а) с большим под травление, (б) с шипами и (в) хорошо протравленный канал
без каких-либо дефектов [3]
4

5.

Требования предъявляемые к плёнке оксида кремния [4]
1) Равнотолщинность;
2) Низкая плотность дефектов и
зарядов в окисле;
3) Хорошие барьерные свойства;
4) Температурна стабильность;
5) Большой срок службы;
6) Малая плотность кулоновских
центров рассеяния;
7) Высокое пробивное напряжение;
Рис. 3. Виды зарядов в окисле[1]
5

6.

Цветовой метод исследования
Метод основан на наблюдении интерференционных цветов в отраженном
свете, которые обусловлены двойным отражением и преломлением белого
света, проходящего через прозрачную пленку и отражающегося от
непрозрачной подложки. Цветность их зависит только от толщины и
показателя преломления.
Рис. 4. Цветовая таблица плёнок SiO2
6

7.

Спектральная эллипсометрия
Метод основан на явлении изменения поляризации света при отражении под углом от
образца тонкой пленки.
Рис. 5. Схема эллипсометрической установки
7

8.

Метода соответствия показателей преломления[5]
В основе фотометрического метода лежит
построение зависимости эффективного
показателя преломления от пористости.
Рис. 6. График пористости f по отношению к
длине волны λ
8

9.

Адсорбционная порометрия [6]
Метод основан на явлении возникновения
петель гистерезиса в процессах капиллярной
кондексации и десорбции паров из пористых
адсорбентов. Пар способен конденсироваться
в жизкость в порах твердого тела, даже если
его относительное давление меньше единицы.
Поэтому мы получаем снижение давление.
Рис. 7. Адсорбционнодесорбционных гистерезис
9

10.

Вывод
Качество оксидных плёнок кремния напрямую влияет на характеристики МОП
структур. Повышение степени интеграции требует получение все более и более
хороших плёнок, что требует дополнительных способов их исследования. В данной
работе мы ознакомились с основными параметрами, требованиями и несколькими
способами их исследования.
10

11.

Список литературы
1. May G. S., Spanos C. J. Fundamentals of semiconductor manufacturing and process control.
– John Wiley & Sons, 2006.
2. Ковальчук Н. С. и др. Формирование подзатворного диэлектрика нанометровой
толщины методом быстрой термообработки //Доклады Белорусского государственного
университета информатики и радиоэлектроники. – 2021. – Т. 19. – №. 4. – С. 103-112.
3. Bhushan B. (ed.). Springer handbook of nanotechnology. – Springer, 2017.
4. Современные технологические процессы изготовления биполярных и полевых структур
[Электронный ресурс] : учебное пособие / А .С. Бадаев, Ю. С. Балашов ; ФГБОУ ВПО
"Воронежский гос. технический ун-т". - Воронеж : ВГТУ, 2012.
5. Ахмадеев А. А. и др. Определение пористости микрочастиц диоксида кремния с
помощью метода соответствия показателей преломления //Оптика и спектроскопия. –
2020. – Т. 128. – №. 9. – С. 1277-1280.
6. Дульцев Ф. Н. Тонкие пленки как основа химических и биологических сенсоров : дис. –
Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской
академии наук, 2007.
11