Испарение SiO2

Дефекты в SiO2.

Строение SiO2.

YouTube.

Применение SiO2.

Про систему Si/SiO2.

А сейчас я немного расскажу о предмете исследований – системе Si/SiO₂.

Диоксид кремния является самым распространенным диэлектриком, применяемым в микроэлектронике. Основная причина для этого – практически совершенная граница раздела с кремниевой подложкой. На слайде приведены некоторые параметры SiO₂. Температура плавления диоксида, вот показана, гораздо выше температуры плавления кремния.

Современные технологии изготовления электронных чипов требуют получения сверхтонких (или ультратонких) слоев подзатворного диэлектрика. Несмотря на то, что в самых передовых технологиях уже используются слои с высокой диэлектрической постоянной (high-k dielictrics), в подавляющем числе микрочипов всё еще используется SiO₂. Стало требоваться понимание атомарных процессов, протекающих на границе раздела Si/SiO₂, и в его объеме.

В этом ролике говорится о том, что кремниевый кристалл это такая большая макромолекула, состоящая из, естественно, атомов кремния. Они имеют по 4 ковалентных связи, образующих тетраэдр. Тетраэдр это геометрическая фигура а-ля пирамидка, отраженная вниз. Вот, таким образом, дублируя такой кусок, можно построить весь кристалл. В диоксиде кремния атомы кислорода встраиваются между атомами кремния.

Рассмотрим строение SiO₂. Существуют различные кристаллические и аморфные модификации кварца, такие как альфа-кварц, бета-кварц, тридимит, кварцевое стекло и другие, их очень много. Но всегда его основным структурным элементов является, как показано на слайде, – тетраэдр SiO₄. Атом кремния окружен четырьмя атомами кислорода (в сечении видны только три). Каждый атом кислорода соединен с двумя атомами кремния. Смежные тетраэдры делят один общий атом кислорода. Тетраэдрический угол Si-O-Si составляет от 110 до 180 градусов.

А на этом слайде приведены наиболее частые дефекты в SiO₂, к которым относятся:

Трехкоординированный атом кремния с неспаренным электроном

Силиленовый центр

Кремний-кремниевая связь

Немостиковый кислород, оксирадикал

Пероксидный мостик

Пероксидный радикал

Гидроксильная группа

Кремний-водородная связь

Одной из интересных особенностей SiO₂ является его механизм испарения при высоких температурах. Во-первых, известно, что испарение диоксида происходит в виде летучей молекулы SiO. Во-вторых, испарение происходит не равномерно по всей площади поверхности, а начинают образовываться небольшие сквозные отверстия в пленке, которые в дальнейшем расширяются в стороны. При этом толщина пленки вне отверстий остается прежней.

На данном слайде представлены СТМ снимки поверхности диоксидных пленок после разных времен отжига. Сквозные отверстия появляются и растут до полного испарения SiO₂.

Дата добавления: 2014-01-05