Диффузия, ускоренная окислением

В настоящее время точно установлено, что при типичных условиях термического окисления кремния наблюдается ускоренная диффузия всех обычно используемых для легирования примесей, таких, как В, Р это так называемая диффузия, ускоренная окислением (ДУО) [1.29 - 1.31]. И то же время, при определенных условиях, окисление приводит к росту окислительных дефектов упаковки (ОДУ) [1.31 - 1.33]. Учитывая то, что, как было выяснено, ОДУ обусловлены междоузельными атомами и неустойчивы в кремнии, т. е. исчезают при отжиге в инертных средах, их рост подтверждает гипотезу относительно увеличения концентрации собствен-MI.IX междоузельных точечных дефектов в кремнии при окислении. [c.37]

Диффузия, ускоренная окислением (ДУО). Несколькими авторами [7.23, 7.24] наблюдалось ускорение диффузии бора и фосфора при окислении кремниевой поверхности. Затем такой же эффект наблюдался и для мышьяка [7.25]. Ускорение диффузии окислением приписывалось в основном увеличению количества точечных дефектов в кремнии вследствие окисления. По-видимому наиболее приемлемая модель была предложена в [7.26], а затем развита в [7.24] и [7.27]. Эта модель связывает ДУО с ростом окислительных дефектов упаковки. Наличие как вакансий, так и междоузельных атомов вызывает двойственный механизм диффузии примесей в кремнии. Избыток междоузельных атомов кремния, как принято в модели, и приводит к ускорению диффузии. Таким образом, согласно модели, в процессе окисления коэффициент диффузии междоузельной компоненты примеси увеличивается, приводя к ДУО, в то время как усиленная междоузельная преципитация ведет к росту дефектов упаковки. [c.208]

ДИФФУЗИЯ, УСКОРЕННАЯ ОКИСЛЕНИЕМ [c.243]

Для монокристаллического кремния коэффициент диффузии ускоренной окислением, можно выразить, согласно [8.31], следующей формулой (1Х [c.243]

Казалось бы, исходя из рисунка, можно сделать вьшод, что существует лишь немного областей, для подробного анализа которых необходимо двумерное моделирование. Однако можно привести два аргумента, опровергающих этот вывод. Во-первых, двумерные эффекты боковых смещений областей в настоящее время интенсивно исследуются [9.1,9.2]. При микронных и субмикронных размерах приборов распространение точечных дефектов, например в процессе диффузии, ускоренной окислением, может увеличить диаметр окружности, ограничивающей соответствующую область, в 2 — 3 раза. Во-вторых, моделирование не является самоцелью, а служит инструментом для проектирования новых двумерных приборов. Как будет показано ниже, для анализа МОП-транзистора требуется решать двумерное уравнение Пуассона в области обеднения, которая достигает нескольких микрометров. В результате области, ограниченные окружностями, увеличиваются, причем это увеличение тем больше, чем выше приложенное напряжение, и тем меньше, чем выше степень легирования подложки. Примеры, иллюстрирующие эти факты, будут приведены ниже. [c.250]

Пример расчета процессов перераспределения бора и фосфора при низких их концентрациях - иллюстрация практического использования программы для двумерного моделирования. При моделировании процесса изготовления комплементарной МОП-ячейки (К-МОП) были использованы модели имплантации через окно и диффузии, ускоренной окислением. Расчет включал в себя имплантацию фосфора для формирования области Л -кармана и имплантацию бора для формирования полевой области. При этом интерес представляла не только глубина перехода в Л -кармане, но и величина, характеризующая боковой уход бора в Л -карман. Процесс расчета описан в табл. [c.318]

Разрушение внутреннего скрытого изображения раствором двухромовокислого калия представляет еще больший интерес, поскольку имеющиеся данные опровергают предположение, что окисление вызывается небольшим равновесным количеством свободного галоида. Окисление не может также происходить в результате диффузии аниона бихромата через трещины (гипотетические) в поверхности микрокристалла, так как эти растворы почти не окисляют в отсутствие ионов галоида. Более того, из такой гипотезы следует, что адсорбция отрицательно заря- женных ионов галоида на поверхности микрокристаллов должна не ускорять, а замедлять окисление. Окисление также не может быть приписано только ионам галоида, так как добавление всего 1 мг л двухромовокислого калия вызывало значительное ускорение окисления внутреннего скрытого изображения. [c.218]

Пористость УУКМ и характер распределения пор также влияют на скорость окисления. Если лимитирующей стадией окисления является диффузия в порах, то с уменьшением со-отнощения радиуса пор и их длины энергия активации процесса снижается. Высокая пористость способствует ускоренному окислению композита. [c.80]

Механизм окисления в данном случае заключается в растворении и диффузии кислорода в хромистый феррит и избирательном окислении хрома как элемента, имеющего более высокое сродство к кислороду, чем железо. Слой внутреннего окисления предшествует фронту образования слоя окалины и с течением времени сливается с ним, способствуя более ускоренному окислению поверхностного слоя металла. [c.118]

Концепция ведущей роли точечных дефектов в целом ряде процессов была успешно применена для количественного моделирования эффектов ускоренного окисления сильно легированных областей [2.34, 2.35], построения количественной модели роста и деградации дефектов упаковки, индуцированных окислением [2.30, 2.32], количественного объяснения увеличения коэффициентов диффузии легирующей примеси во время термического окисления [2.31] и количественного объяснения зависимости величины фиксированного заряда Лу от параметров процесса. Эти и другие примеры использования концепции точечных дефектов в моделировании представлены на рис. 2.13. Таким образом, рассматриваемая модель играет важнейшую роль в понимании и количественном моделировании многих технологических процессов изготовления кремниевых интегральных схем. Можно сделать вывод, что по мере перехода к субмикронным размерам роль учета точечных дефектов в моделировании элементов структуры СБИС будет возрастать. [c.60]

Таким образом, диффузия кислорода в технологических покрытиях на начальных стадиях нагрева идет ускоренно по сквозным дефектам, а затем через расплав по объемному механизму. Окисление, загрязнение кислородом поверхности сплавов титана, ниобия может иметь место в результате взаимодействия покры- [c.176]

После образования первичной окисной пленки дальнейшее окисление образца затруднено, так как оно ограничивается скоростью диффузии кислорода или металла через пленку. Кроме того, этому препятствует и обязательное в данном методе ускоренное охлаждение. Поэтому ни последующие изменения в исходной структуре, ни полиморфное превращение, направленное на получение конечной структуры основы, не искажают полученной рельефной цветной картины. [c.182]

Скорость окисления железа при высоких температурах зависит не только от скорости самой химической реакции, но и от скорости диффузии атомов кислорода и металла. Скорость окисления железа резко возрастает при температуре свыше 570°, что является следствием ускорения процесса диффузии. [c.126]

Принципиальное отличие механизмов взаимодействия кислорода с металлом при трении и термическом окислении экспериментально подтверждено в работе [9] при исследовании слоев трения на поверхности высокохромистых сталей. Установлено, что если при термическом окислении основной причиной роста слоя оксидов является диффузия ионов металла через оксидный слой к поверхности раздела оксид— среда, то образование поверхностных слоев трения связано с ускоренным насыщением кислородом деформированных трением слоев металла. В ней же впервые было показано, что кроме оксидов на поверхности трепня возникают своеобразные структуры, в которых кислород при его массовом содержании до 10 % не образует с атомами металла характерной для оксидов ионной компоненты межатомной связи. Именно эти структуры были впоследствии названы ЛКС. В ходе детальных исследований состава этих структур и распределения в них элементов в сопоставлении с оксидами, полученными на этих же сталях при термическом окислении, в работе [28] (рис. 5.8, табл. 5.1) установлено, что в поверхностных слоях трения в отличие от оксидов существенного перераспределения атомов металлов не происходит. [c.155]

Можно предположить, что увеличение скорости диффузии компонентов реакции является причиной ускорения процесса окисления в этих условиях. Интенсивная диффузия ионов титана приводит к образованию на внешней стороне окалины слоя со столбчатой структурой. [c.68]

Отжигу в атмосферных условиях подвергали двухслойные конденсаты, состоящие из слоя цинка толщиной 50—100 мкм и слоя меди толщиной 40—50 мкм. Для устранения окисления и испарения цинка при отжиге образцы многократно обмазывали огнеупорной глиной в смеси с асбестом и в герметических металлических контейнерах помещали в печь, где поддерживалась температура 417 2° С. Расчет диффузии, проведенный по усредненным данным для массивных металлов, показал, что время отжига, необходимое для проникновения цинка на глубину 10 мкм, составляет около 30 суток. Однако экспериментально установлено, что за такое время в исследуемых конденсатах происходит сквозная диффузия с полной гомогенизацией состава по всей толщине образца (рис. 95). Это еще раз указывает на значительное ускорение процессов диффузии даже в толстых конденсатах системы Си-2п по сравнению с массивными металлами. [c.187]

Глава построена следующим образом. Дано полное описание структуры программы, позволяющей моделировать всю последовательность этапов технологического маршрута изготовления ИС. Затем рассмотрены особенности моделей ионной имплантации, миграции примесей, окисления и сегрегации, а также эпитаксии особое внимание уделено таким физическим эффектам, как кластеризация при несобственной диффузии, диффузия через границу раздела двух сред, ускорение диффузии окислением. Эти эффекты играют решающую роль при моделировании современной и перспективной технологии. Наконец, рассмотрены некоторые аспекты техники вычислений. [c.195]

Эффект ускорения диффузии окислением (ДУО) также является важным фактором, который необходимо учитывать в процессе моделирования, так как вследствие этого эффекта коэффициент диффузии может увеличиваться более чем в три раза [10.23]. Возникновение ДУО связано с появлением междоузельных атомов кремния [10.24], скорость сегрегации которых пропорциональна скорости окисления. Считая, что междоузельные атомы кремния и вакансии находятся в состоянии квазиравновесия, можно вычислить коэффициент диффузии вблизи границы раздела по следующей эмпирической формуле [10.23] [c.292]

Приложенная к образцам внешняя растягивающая нагрузка интенсифицирует процессы окисления под действием напряжений происходит разрушение хрупкой окалины, ускорение процессов диффузии. [c.286]

Для того чтобы продемонстрировать влияние окисления на диффузионную длину бора, рассмотрим случай, когда требуется вырастить окисел толщиной 0,5 мкм. Для вычисления диффузионной длины примеси, равной 2 /оГ, используем уравнение (1.57) при условии окисления в сухом кислороде или при окислении в парах воды при обычном и повышенном давлении, когда скорость окисления, зависящая от температуры, увеличивается до 6 раз. Результаты, приведенные на рис. 1.13, ясно указьшают иа уменьшение диффузионной длины примеси в бьютроокисляющих паровых средах. На рисунке показана также диффузионная длина, вычисленная с учетом только равновесного коэффициента диффузии. При высокой температуре (> 1100° С) диффузионная Д1шна определяется равновесной диффузией и ее уменьшение в паровых средах в основном обусловлено уменьшением времени окисления. При более низких температурах (< 1000° С) доминирует неравновесная диффузия и уменьшение диффузионной длины обусловлено более слабой по сравнению с линейной зависимостью ускорения диффузии от скорости окисления. Важно также отмстить, что уменьшение диффузионной длины при понижении температуры происходит не так резко, как это имело бы место в области низких температур при учете только равновесной диффузии. Это является следствием отрицательной энергии активации диффузии, ускоренной окислением, и подчеркивает важность ДУО для контроля профилей концентрации примесей при рассматриваемых температурах. [c.41]

Образование перегиба и хвоста в процессе диффузии предварительно нанесенного фосфора объясняется взаимодействием фосфора с точечными дефектами. Ранее сообщалось [8.11, 8.12], что присутствие поликремниевого слоя на монокристалле кремния влияет на рост дефектов упаковки и диффузию, ускоренную окислением. Точечные дефекты в монокристалле 226 [c.226]

Хорошо известно, что примеси диффундируют быстрее в том случае, если кремниевая подложка подвергается воздействию окислителя. Эффект увеличения коэффициента диффузии, известный как диффузия, ускоренная окислением (ДУО), связан со скоростью окисления. Считается, что ускорение диффузии обусловлено присутствием междоузельных атомов кремния вблизи границы раздела кремний-окисел. Можно предположить, что при окислении поликремния в многослойной структуре также возникает эффект ДУО. На рис. 8.23 дана сравнительная иллюстрация эффекта ДУО в структуре поликремний-кремний и в монокристаллическом кремнии. [c.243]

Как уже отмечалось, скорость окисления титана при температурах 600—700°С почти наверное определяется скоростью диффузии анионных вакансий, в двуокиои этого металла, поскольку двуокись титана является проводником -типа. Снижение скорости окисления титана, вызывае.мое добавками паров трехокиси зольф1рама к кислороду, отмечалось нами раньше (см. рис. 43). Легирование титана металлами высшей и низшей валентностей должно приводить равным же образом соответственно к замедлен, по или ускорению окисления этого металла. Авторы статьи [238] исследовали влияние добавок вольфрама, молибдена, хрома, тантала и ванадия в количестве 1% к титану, но значения свободной энергии окисления всех этих металлов. имеют менее отрицательную величину, чем у титана, так что ожидаемый эффект добавок должен был быть незначительным, как это оказалось на самом деле, хотя добавки молибдена приводили к некоторому повышению сопротивления титана окислению, а добавки хро.ма его несколько понил<али. В этих двух случаях влияние добавок соответствовало тому, что предсказывает теория. [c.170]

Добавки же металлов высшей валентности должны приводить к замещению некоторых ионов N 2+ в решетке (см. рис. 42), создающему благодаря этому новые катионные дефекты и уменьшающему число электронных дефектслв. Поэтому окорость диффузии ионов N 2+ должна возрастать, приводя к ускорению окисления никеля. [c.171]

Обнаружено [71], что, начиная с 840° С, повышение температуры дает большее ускорение окисления титана на воздухе, чем в кислороде. Так что, начиная с температуры 1150° С, титан окисляется на воздухе сильнее, чем в кислороде (фиг. 20). Измерение параметров решетки рутила, составляющего окалину, показало, что объем элементарной ячейки рутила больше в случае образования его при окислении на воздухе, чем прн окислении в кислороде. По мнению авторов [71], объясняется это вхождением азота в решетку рутила таким образом, что три иона О заменяются двумя ионами Это приводит к образованию дефектов (пустых мест по кислороду) в решетке рутила, в результате чего скорость диффузии кислорода в рутиле возрастает, что выражается в возрастании скорости окисления титана. Начало вхон<дения азота в решетку рутила авторами относится 46 [c.46]

Диффузия примесей в кремнии в отсутствие окисления была успеишо продемонстрирована на основе модели вакансий, описанной выше в связи с окислением сильно легированных подложек. Увеличение концентрации вакансий Су , которое вызывало ускоренное окисление сильно легированных подложек, приводит и к увеличению коэффициентов диффузии примесей и появлению их зависимости от концентрации самих примесей благодаря концентрационной зависимости энергии Ферми Ер [2.20]. [c.63]

При температурах выше 570°С структура окалины состоит из трех окислов РегОз, Рез04 и РеО, причем основным слоем окалины является окись РеО. Скорость окисления возрастает при переходе через эвтектоидную температуру (570°С), что является следствием более ускоренной диффузии атомов (рис. 335) сквозь простую кристаллическую решетку вюстита, кристаллизующегося, как и фазы внедрения, с дефицитом в неметаллических атомах (кислорода). [c.449]

Для нагревателей я.к. особенно опасна, так как образование даже единичной язвы преждевременно выводит из строя нагреватель. Причина этого заключается в том, что образование язвы включает в себя не только интенсификацию диффузии катионов наружу, но так же и усиленный диффузионный поток кислорода и азота в металл. В результате ускоренного продвижения фронта окисления в металл и образования под язвой в подокапине большого количества нитридов алюминия (рис. 62) происходит локальное увеличение электрического сопротивления и температуры. Появление горячего пятна приводит к самоускорению процесса, который завершается местным расплавлением нагревателя. Таким образом, в случае токового нагрева я.к. развивается более интенсивно, чем при внешнем нагреве образцов. [c.94]

Окисление примесей за счет естественной диффузии кислорода через слой шлака протекает медленно, что удлинняет процесс плавки и снижает производительность печей. Стремясь ускорить насыщение шлака FeO, в него добавляют руду, что существенно ускоряет процесс окисления примесей. В этом случае скорость окисления определяется скоростью диффузионного перехода FeO из шлака в металл. Для еще большего ускорения передела чугуна в сталь кислород вдувают непосредственно в расплав чугуна, в результате чего FeO, необходимый для окисления примесей чугуна, образуется в самом расплаве. [c.181]

Следовало ожидать, что повышение давления кислорода должно приводить к увеличению скорости диффузии кислорода через окисную пленку, способствуя более быстрому залечиванию дефектов и стехиометрических нарушений. Соответственно и длительность этапа ускоренного роста при этом должна сократиться. Действительно, время роста окисной пленки с повышенной против параболической закономерности скоростью уменьшилось с 260 мин в случае окисления кремния приРо2 = 14 мм рт. ст. до 20 мин [c.72]

Кинетика роста окислов в смесях H I/O2 была детально изучена в [3.5]. Результаты экспериментов привели к выводу о том, что значительное увеличение скорости окисления в присутствии НС1 вызывается усиленной диффузией молекул О2 и Н2 О в окисле, обусловленной большим количеством оборванных связей, ускоренной реакцией окисления на границе Si - Si02, вызванной реакцией хлорирования, а также воздействием паров Н2 О, образующихся в процессе окисления. Этот вывод находится в соответствии с [c.80]

В структуре поликремний—кремний для ускорения диффузии междоузельные атомы кремния, генерируемые вблизи окисленной поверхности, должны проникнуть из поликремниевого слоя в кремний. Однако концентрация междоузельных атомов в объемном кремнии определяется расстояниями, на которых начинается взаимодействие этих атомов с дефектами в поликремниевом слое. Таким образом, для определения глубин переходов, образующихся в объеме при формировании заглубленных контактов и поликремниевых эмиттеров, необходимо рассматривать кинетику точечных дефектов в структуре с поликремнием. В этом параграфе описана модель, учитьтающая эффект ДУО в таких структурах. [c.243]

Вследствие того, что степень ускорения диффузии окислением прямо пропорциональна локальной концентрации междоузельных атомов, второе слагаемое в выражении (8.12), соответствующее увеличению коэффициента диффузии вследствие ДУО, следует умножить на [/(г) ]/[/(0) ]. Тогда коэффициент диффузии в кремниевой подложке, на которую нанесен тонкий слой поликремния толпщной 2 , в процессе окисления примет вид [c.244]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...