Giáo trình Oxy hóa nhiệt 3

Mô hình Deal – Grove phù hợp rất tốt với kết quả thực nghiệm, trừ trường hợp các lớp SiO2 mỏng dưới 20 nm thu được trong ô xy hóa khô với O2. Vì vậy, trong các lớp SiO2 dày, người ta thường lấy giá trị lớp SiO2 ban đầu Xi = 25 nm khi áp dụng mô hình Deal – Grove. Các lớp SiO2 mỏng được dùng trong các linh kiện tunnel, cũng như trong VLSI – ULSI điện áp nguồn thấp. Ngoài ra, cũng cần kể đến lớp SiO2 tự nhiên với chiều dày ~ 10 – 100...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Oxy hóa nhiệt 3 Ô xy hóa nhiệt (tiếp) xy Ô xy hóa tạo lớp SiO2 mỏng xy Mô hình Deal – Grove phù hợp rất tốt với kết quả thực nghiệm, trừ trường hợp Mô Deal Grove ph các lớp SiO2 mỏng dưới 20 nm thu được trong ô xy hóa khô với O2. Vì vậy, trong các lớp SiO2 dày, người ta thường lấy giá trị lớp SiO2 ban đầu Xi = 25 nm khi áp dụng mô hình Deal – Grove. Các lớp SiO2 mỏng được dùng trong các linh kiện tunnel, cũng như trong VLSI – ULSI điện áp nguồn thấp. Ngoài ra, cũng cần kể đến lớp SiO2 tự nhiên với chiều dày ~ 10 – 100 Å thường Ngo phát triển rất nhanh trên bề mặt Si sạch ngay cả ở nhiệt độ không cao. Đại học Bách khoa Hà Nội Bá Hà1/1/2007 18 18 Ô xy hóa nhiệt (tiếp) xy Lớp tunnel SiO2 So sánh thực nghiệm và kết quả mô hình Fowler – Nordheim trong So các lớp tunnel SiO2. Với các lớp tunnel SiO2 không dày hơn 3 nm còn có phần đóng góp của dòng rò bổ sung do cơ chế tunnel trực tiếp. Đại học Bách khoa Hà Nội Bá Hà1/1/2007 19 19 Ô xy hóa nhiệt (tiếp) xy Ảnh hiển vi điện tử truyền qua của lớp SiO2. Khi lớp SiO2 mỏng đi, hiệu ứng tunnel tăng lên. Tuy nhiên, nếu chiều dài kênh dẫn giảm xuống, cóthể bỏ qua hiệu ứng tunnel – lại có thể chế tạo các transistor MOS kích thước nhỏ với lớp ô xit cựccửa rất mỏng.Với các lớp tunnel SiO 2 1,5 nm tần số cắt của MOSFET lên tới 150 GHz. MOSFET với lớp SiO2 cực cửa dày 1,3 nm có mật độ dòng điện trong kênh dẫn 1,8 mA/mm, độ hỗdẫn cực cao 1,2 S/mm tại nguồn nuôi 1,5 V. Đã có các mạch VLSI với nguồn nuôi 0,5 V. Đại học Bách khoa Hà Nội Bá Hà1/1/2007 20 20 Ô xy hóa nhiệt (tiếp) xy Bảng so màu để đánh giá chiều dày lớp SiO2 trên đế Si Dựa trên mẫu hệ gương Fabry – Perot (hai mặt giới hạn song song trên và dưới của lớp SiO2), tính hệ số phản xạ: với: Theo Principles of Semiconductor Devices, B. Van Zeghbroeck, 2004 Đại học Bách khoa Hà Nội Bá Hà1/1/2007 21 21 Các bài tập ví dụ Bài 1: Xác định thời gian cần thiết để tạo lớp ô xit SiO2 chiều dày 0,35 μm trên phiến Si định xit 0,35 trên Si hướng (100) không có lớp SiO2 ban đầu (τ = 0), ở nhiệt độ 1000 °C, trong cả hai trường hợp ô xy (100) không ban 0), 1000 C, trong xy hóa khô và ẩm.Giải: Xét trường hợp ô xy hóa ẩm. Trước tiên, ở nhiệt độ 1000 °C tìm các hệ số: xy Trư 1000 ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ 7 μm ⎞ 7 μm ⎞ ⎟ = 1.32 μm ⎛B⎞ ⎛ ⎛ 1,93eV ⎞ ⎛ ⎜− 1,93eV = ⎜ 5,8 × 10 ⎟ exp⎜ − ⎟ = ⎜ 5,8 × 10 ⎜⎟ ⎟ exp⎜ ⎟ ⎛ −5 eV ⎞ ⎝ A ⎠ wet ⎝ h⎠ ⎝ kT ⎠ ⎝ h⎠ ...