שיקוע מפאזה גזית - יישומים

1. שיקוע מפאזה גזית - יישומים • יישומי מבודדים ומוליכים ליצירת חיבורי ביניים פרופ’ יוסי שחם המחלקה לאלקטרוניקה פיזיקלית, אונ’ ת”א.

2. מבודדים • תחמוצת סיליקון • סיליקוןניטריד • פולימרים אורגנים • מבודדים עם מקדם דיאלקטרי נמוך ( LOW-K)

3. תחמוצת סיליקון Crystalline forms: quartz, cristobalite, tridymite Amorphous: silica (brand name, can be mixed) Methods of preparation: Deposition Thermal oxidation

4. מבנה תחמוצת סיליקון The oxygen atoms are electronegative, and some of the silicon valence electron density is transferred to the oxygen neighbors,

5. מבנה מולקולת תחמוצת סיליקון The Si-O distance is 1.61 A (0.16 nm) which is slightly smaller than the sum of the covalent "radii" of the atoms: Si (0.11 nm) + O(0.066 nm) = 0.18 nm

6. תחמוצת סיליקון היא אמורפית • The result of this flexibility in the bridge bonds is that SiO2 can easily form amorphous materials • amorphous silicon dioxide will not crystallize upon annealing at normal temperatures. (process known as "Devitrification" )

7. מבנה תחמוצת סיליקון The amorphous structure is tends to be very "open": even in thermally-grown oxides, channels exist through which small positive ions such as Na+ and K+ can readily migrate. These ions can move under the influence of electric fields within the gate oxides of MOS transistors, causing shifts in the voltage at which the transistor turns on ("threshold shifts"). Exclusion of such ions is imperative for reliable operation of MOS transistors and integrated circuits.

8. תחמוצת סיליקון r, density = 2.0-2.3 gm/cm3 s = varies widely EBV >1E7 V/cm in thermal oxides; Thermal conductivity = 0.01 W/cm K (bulk) Thermal diffusivity = 0.009 cm2/sec (bulk) CTE = 0.5 ppm/ K n = 1.46 [thermal oxide] er= 3.9 [thermal oxide]; note: properties of CVD oxides vary widely depending on H

10. ראקציותעם מים • The first reaction has little change in enthalpy and is nearly reversible; locally strained bonds, with reduced bond energy, are particularly vulnerable to attack by water ("hydrolysis"). Oxides containing large amounts of SiOH are more hygroscopic, and readily adsorb water molecules from the air. • The water can migrate through the deposited materials to the gate oxide, there causing drifts in performance of transistors under bias, impairing hot electron reliability, also known as gate oxide integrity or GOI. The water molecules can, however, be consumed by the reactions with Si-H groups: this is the basis of the use of silicon-rich oxides as water getters or barriers.

11. תחמוצות סיליקון עם סימום • Phosphosilicate glass (PSG) flows readily at 1000 C for 6-8 weight% P • Borophosphosilicate glass (BPSG) can achieve a lower flow temperature: typically around 900 C for 4-5 wt.% of each dopant. (notethat 4 weight % of boron is a very large mole percentage -- around 12 at.% depending on composition-- because B atoms are so light.)

12. שיטות לשיקוע מבודדים

13. SiO2 CVD from Silane +oxygen

14. SiO2 CVD from Silane +oxygen

15. SiO2 CVD from Silane +oxygen (3)

16. תלות קצב השיקוע

17. Magnetic enhancement

18. TEOS-Tetra Ethyle Ortho SIlicate

19. TEOS CVD

20. שיקוע תחמוצת על משטח בעזרתTEOS

21. TEOS - CVD (3)

22. TEOS +OZONE CVD הוספת אוזון מעלה את קצב השיקוע

23. ריאקצית השיקוע

24. המאמץבשיכבה

25. מולקולת אמוניה

26. שיקוע טיטניםניטריד מפאזה גזית TiN + byproducts

27. שיקוע טיטניםניטריד מפאזה גזית TiN + byproducts

28. Diffusion barrier comparison, (M. Mossavi et al., IITC 98)

29. MOCVD TiN Precursors:Tetrakis-dimethylamino Titanium

30. N TiN Ti2N Cu Cu4Ti Cu4Ti3 CuTi CuTi2 Ternary phase diagrams • The lack of Ta-Cu compounds yield a broad range of compositions in equilibrium with Cu. • Ti-rich compositions are expected to react with Cu N TaN Ta2N Ti Cu Ta

31. שיקוע מגעW

32. שיקוע שער עםW סיליסייד

33. שיקוע סלקטיבי בתוך מגע - שלבI

34. שיקוע סלקטיבי בתוך מגע - שלבII

35. אמינות של מגעW

36. אמינות של מגעW - היווצרותVOID

37. High K materials (I)

38. קבל אגירת מטען ל- DRAM

39. חומרים לקבלי אגירה

40. סיכום יישומיCVD כיום טונגסטן טיטניום ניטריד, טנטלום ניטריד נחושת ? מבודדים - תחמוצת סיליקון ו- LOW-K