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http://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1009/441| Crecimiento y propiedades del óxido y su interfase con silicio de alto índice cristalino | |
| RAMIRO ROGELIO RODRIGUEZ MORA | |
| FRANCISCO JAVIER DE LA HIDALGA WADE | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| High index silicon UIS devices Electric charge | |
| Today’s CI’s technology uses silicon substrates with (0 0 1) and (1 1 1)
orientations. In this work are analyzed the oxide grow (using Deal and Grove model),
oxide refraction index, effective charge, effective metal work function, interface
states density and ionic mobile charge on (0 0 1), (1 1 4), (1 1 3), (7 7 17), (5 5 12), (1
1 2), (1 1 1) and (1 1 0) orientations. The objective is to characterize CI fabrication
processes applicable on high index silicon.
Were conducted 6 oxidation processes at 1000, 925 and 850°C, a total of 18
processes, to find in each orientation the linear and parabolic grow constants and the
refraction indexes in every orientation. An extra process was added without charge
reduction thermal treatment, as a reference set, as well as a standard CMOS-INAOE
gate oxide process with the same propose.
Oxide grow constants results show a higher oxidation rate as silicon
orientation goes a way from (0 0 1). However oxidation rates higher than expected
were found on (1 1 4) and (1 1 3) orientations, since they were higher than (5 5 12)
oxidation rate.
On refractive index was found independence upon crystal orientation, but
oxide thickness dependence. At higher oxidation temperatures was found lower
refraction index and, hence, lower oxide tension.
The metal effective work function do not has any dependence on crystal
orientation, and it seems show a random behavior.
Effective charge density was calculated by 3 methods, the wide used flat band
voltage shift, flat band voltage shift using the metal effective work function and using
the mid gap voltage shift with metal effective work function. The typical behavior of
growing in effective charge as crystal orientation goes away from (0 0 1) was
observed only in the traditional flat band shift method. For other methods was not
found any crystal orientation dependence.
Interface states density shown poor dependence on crystal orientation on
processes conducted with charge reduction thermal processes. The process without
thermal treatment shown palpable dependence on crystal orientation, growing as
orientation goes a way from (0 0 1).
Ionic mobile charge was obtained and the method was modified to obtain
effective ionic mobile charge.
Results were applied to obtain a fixed charge estimation. La tecnología actual de circuitos integrados utiliza sustratos de silicio (0 0 1) y (1 1 1). En este trabajo se analizan en las orientaciones (0 0 1), (1 1 4), (1 1 3), (7 7 17), (5 5 12), (1 1 2), (1 1 1) y (1 1 0) las características de crecimiento de óxido (siguiendo el modelo de Deal y Grove), índice de refracción del óxido, carga efectiva, función trabajo efectiva del metal, densidad de estados en la interfase y carga iónica móvil. Esto con el fin de caracterizar procesos para la fabricación de tecnología en silicio de alto índice cristalino. Se realizaron 6 procesos de oxidación a 1000, 925 y 850°C, en total 18, para encontrar las constantes de crecimiento lineal y parabólico de cada orientación y los índices de refracción del óxido a cada temperatura. A estos procesos se agregaron uno sin tratamientos térmicos de reducción de cargas, como conjunto de comparación, y un proceso estándar de óxido de compuerta del proceso CMOS-INAOE. Los resultados de las constantes de crecimiento de óxido mostraron en general el comportamiento de tener velocidades de crecimiento mayores conforme la orientación de silicio se aleja de (0 0 1). Sin embargo, se encontraron velocidades mas altas de lo esperado en (1 1 4) y (1 1 3), ya que superaron a la orientación (5 5 12). En índice de refracción se encontró independencia de la orientación cristalina y dependencia del grosor de óxido. A mayor temperatura se encontró menor índice de refracción y, por lo tanto, menor tensión en el óxido. La función trabajo efectiva no tiene dependencia de la orientación cristalina ni de la temperatura de oxidación, parece tener un comportamiento aleatorio. La densidad de carga efectiva se calculo mediante 3 métodos, el tradicional de corrimiento del voltaje de banda plana, mediante el corrimiento del voltaje de banda plana junto con la función trabajo efectiva y mediante el corrimiento del voltaje de media banda con la función trabajo efectiva. El típico comportamiento de crecimiento de la carga efectiva junto con la orientación cristalina sólo se observó para el método tradicional de corrimiento de voltaje de banda plana. Para los otros métodos no se encontró dependencia de la orientación cristalina. La densidad de estados en la interfase mostró muy poca dependencia de la orientación cristalina en los procesos que siguieron tratamientos térmicos para reducir dichas cargas. | |
| Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| 2009-03 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Estudiantes Investigadores Público en general | |
| Rodriguez-Mora R.R. | |
| ELECTRÓNICA | |
| Versión aceptada | |
| acceptedVersion - Versión aceptada | |
| Aparece en las colecciones: | Doctorado en Electrónica |
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