caracterizaÇÃo de filmes finos

CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOSCARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA

MEDIDAS

CAPACITÂNCIA-TENSÃO (C-V)

OU

CORRENTE-TENSÃO (I-V)

cargas móveis no óxido (Qcargas móveis no óxido (QMM) - íons alcalinos) - íons alcalinos

VFB

CAPACITOR MOS

METALÓXIDO

SILÍCIO



ox

M

ox

fASiFBTH C

qQC

NVV

)2(2

VFB

METALÓXIDO

SILÍCIO

CAPACITOR MOS

TENSÃO DE LIMIAR

P/ óxido de 10nm e QM=6.5x1011cm-2,

VTH=0.1V TENSÃO DE FLAT-BAND



ox

M

ox

fASiFBTH C

qQC

NVV

)2(2

VFB

CAPACITOR MOS

TENSÃO DE LIMIAR

P/ óxido de 10nm e QM=6.5x1011cm-2,

VTH=0.1V TENSÃO DE FLAT-BAND

NÍVEIS ACEITÁVEIS - QM1010cm-2

METALÓXIDO

SILÍCIO


CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA - CxV e IxV

Al (150nm)Si

SiOxNyAl

Etapas de Sinterização - a cada 5 min

Ambiente de Gás Verde (92%N2+8%H2)

T: 420°C, t:30 min

Capacitor MOSEstrutura Al/ SiOxNy/Si

Sistema C-V: 1MHz

V: -/+5.0V a +/-5.0V

CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA - CxV

Tempo de Sinterização:10 minQ0/q: 8.8x1010cm-2; Vfb:-0.9V

231.9

23.78-5.000 5.0000

CDP (pF)

tox = (o. ox.A)/Cmáx

Wd=[(Cmáx/Cmin)-1].(Si.o.A)/Cmáx

Qo/q = [ms - Vfb]. Cmáx/q.A


5 10 15 20 25 301E10

1E11

1E12

RPO N2O (P:1Torr) RPO N2O (P:3Torr) RPO N2O+ N2 (P:1Torr)

DEN

SID

AD

E D

E C

AR

GA

(Qo/

q)

TEMPO DE SINTERIZAÇÃO (min)

Variação de Densidade de Carga Efetiva p/ Estruturas Al/SiOxNy/Si

Q0/q: 1.7x1010cm-2, 5.6x1010cm-2 e 2.3x1011cm-2

Literatura: Q0/q:8.5x1010cm-2 p/ 30min sinterização


Cálculo de ox com tox dado pela análise TEM

ox: 3.88 - 4.02

(ox = tox.Cmáx/ o.A)

ox > 3.9 CN<5%

nox/nSiO2 (ox/ SiO2

)1/2

SilOmNp onde x+3y=l, 2x=m e 4y=p

nox = xSiO2+ ySi3N4

nSiO2= 1.46

SiO2= 3.9

-4 -2 0 2 4

0,00E+000

2,00E-011

4,00E-011

6,00E-011

8,00E-011

1,00E-010

1,20E-010

1,40E-010

1,60E-010

1,80E-010

2,00E-010

5N13R9 tox=6.2nm Vfb[V]=-1.1v Qef/q[cm-2]=5.6e11 RS=235 ohms

Y A

xis

Title

X Axis Title

-2 -1 0 1 2

0,00E+000

5,00E-011

1,00E-010

1,50E-010

2,00E-010

2,50E-010

3,00E-010 1N15R9 tox=3.6nm Vfb[V]=-0.77v Qef/q[cm-2]=8.4e+11 RS=270 ohms

Y A

xis

Title

X Axis Title

Curvas C-V (RTO960)Curvas C-V (RTO960)

EOT = 3.6 nm

CONTATO DE AlCONTATO DE AlCAPACITOR MOS

METALÓXIDO

SILÍCIO

EOT = 6.2 nm

C(F

)

C(F

)

Bias (V) Bias (V)

Oxinitreto de Si

Equivalent Oxide ThicknessEOT

C oxide 0

max3.9

Equivalent Oxide ThicknessEOT

C oxide 0

max3.9

MEMÓRIAS DE DRAM (MEMÓRIAS DE ACESSO RANDÔMICO-DINÂMICAS)

BITS- GUARDADOS NA FORMA DE CARGA ARMAZENADA EM UM CAPACITOR MOS

Escreve ou acessa a informação armazenada no capacitor

0 ou 1

atualmente256MBits DRAMsA informação armazenada no capacitor espera

para ser lida





0 ou 1

atualmente256MBits DRAMs

IFUGA no capacitor diminui

gradativamente a carga armazenada

A informação armazenada no capacitor espera

para ser lida

Devido à elementos metálicos: Cu, Fe, Au





0 ou 1

atualmente256MBits DRAMs

IFUGA no capacitor diminui

gradativamente a carga armazenada

A informação armazenada no capacitor espera

para ser lida

Devido à elementos metálicos: Cu, Fe, Au CENTROS DE RECOMBINAÇÃO

TRAPSrg N

1


CENTROS DE RECOMBINAÇÃOCARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOSCARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

CORRENTE DE FUGA e RUPTURA DIELÉTRICA DOS ÓXIDOS DE PORTA


CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA - IxV

0 5 10 15 20

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

Cor

rent

e [A

]

Ruptura Dielétrica VBD [V]

VBD: 7.7 V

•

EBD = VBD/tox

Sistema I-V: Tensão de 20V

CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA - IxV

Regiões de Ruptura Dielétrica

Vbd : 4.7 - 7.7VCampo de Ruptura Dielétrica

Ebd: 11.1 - 18.3MV/cm

*

*

Literatura: Q0/q: 8.5x1010/cm2

Ebd: 8.3MV/cm

Análise de Falha

-2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

1E-8

1E-7

1E-6

1E-5

1E-4

1E-3

0,01

I= 6e-5 Ap/ V= -1voltY

Axi

s Ti

tle

X Axis Title

COR8

-2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,01E-9

1E-8

1E-7

1E-6

1E-5

1E-4

1E-3

I= 4e-5 AY

Axi

s Ti

tle

X Axis Title

5N13R8

3.7nm 3.5nm

CONTATO DE AlCONTATO DE AlCAPACITOR MOS

METALÓXIDO

SILÍCIOOxinitreto de Si

Iga t

e (A

)

Vgate (V)

Igat

e (A

)

Vgate (V)

CORRENTE DE FUGA p/ Vg = -1V

CORRENTE DE FUGA x Espessura do ÓxidoI aumentaI aumenta 1 ordem de grandeza para cada decréscimo de

0.2 nm de espessura do óxido de porta

CARACTERIZAÇÃO FÍSICA

•PERFILOMETRIA

•MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA (SEM)

•MICROSCOPIA ELETRÔNICA POR TRANSMISSÃO (TEM)

PADRÃO GRAVADO OU ESTRUTURA FORMADO NO SUBSTRATO

CORROSÃO NA MICROELETRÔNICA CORROSÃO NA MICROELETRÔNICA DEFINIÇÃO DE PADRÕESDEFINIÇÃO DE PADRÕES

CORROSÃO NA MICROELETRÔNICACORROSÃO NA MICROELETRÔNICAPERFIS DE PERFIS DE ETCHINGSETCHINGS

CORROSÃO NA MICROELETRÔNICA CORROSÃO NA MICROELETRÔNICA PERFIS DE PERFIS DE ETCHINGSETCHINGS

CARACTERÍSTICA DA CORROSÃO ÚMIDA

CORROSÃO NA MICROELETRÔNICA CORROSÃO NA MICROELETRÔNICA PERFIS DE PERFIS DE ETCHINGSETCHINGS

CARACTERÍSTICA DA CORROSÃO ÚMIDA

CARACTERÍSTICA DA CORROSÃO SECA

CORROSÃO ÚMIDA NA MICROELETRÔNICACORROSÃO ÚMIDA NA MICROELETRÔNICAPRINCIPAIS PRODUTOS P/ PRINCIPAIS PRODUTOS P/ ETCHING ÚMIDAETCHING ÚMIDA

Taxa de Ataque - remoção do SiO2 em BHF

:98nm/min - 110.2nm/min

(Óxido Térmico - 100nm/min)

Perfilometria - Si

SiO2

tox:53.0nm - 182.0nm


Mede altura de degraus e/ou poços

0 5 10 15 20

9,5

10,0

10,5

11,0

N2 FLOWS (sccm)

0

20

40

60

80

100

SiNx ECR-CVD 20Ar/200SiH4/5mTorr

1000WECR/1Wrf/200C

BH

F ETC

H R

ATE

(nm/m

in)D

EP

OS

ITIO

N R

ATE

(nm

/min

)

Taxa de deposição e taxa de corrosão em BHF (solução tampão de HF)

MEDIDAS DE ALTURA DE DEGRAU POR PERFILOMETRIAMEDIDAS DE ALTURA DE DEGRAU POR PERFILOMETRIA

Si

SiNx

SEMfeixe de elétrons de alta

energia varrendo a superfície de um material em análise.

TEMfeixe de elétrons de alta

energia incidindo e atravessando um material em

análise.





análise.

interação dessa radiação ionizante com a matéria resultam sinais secundários com informações sobre a estrutura e a

composição química do material.





análise.



SEM e TEM baseia-se no fato de que é possível focalizar elétrons.





análise.



SEM e TEM baseia-se no fato de que é possível focalizar elétrons.

lentes eletrostáticas ou magnéticas, capazes de agrupar os elétrons que saem em diferentes direções,

em um único ponto.



Esquema simplificado de um microscopio eletrônico de transmissão – TEM.

oooooooooooo

oooooooooooo

ooooooooo

ooooooooo

oooooooo

oooooooo

º ººº Filamento

Anodo

-300 kv

LentesCondensadoras

ObjetoLentes Objetivas

ImagemIntermediária

LentesProjetoras

Imagem Final

TEMelétron transmitido através da amostramagnificação de

200K a 500K

ANÁLISES DE SUPERFÍCIE OU DE PEQUENA PROFUNDIDADE

Colisões inelásticas

5eV

SEM

10-100keV

10keV

Colisões elásticas


E-beam de 1-40keV Focalizado por lentes eletrostáticas ou magnéticas

Varre em XY a superfície da amostra

Scanning Electron MicroscopyScanning Electron Microscopy

Após corrosão por plasma RIEApós corrosão por plasma RIE::SF6/CF4/O2/Ar = 12.5/4/20/10 sccm,

150W, 60 mTorr, 660V, 30 min, 0.6 m/min, A = 0.95

Formação de resíduos Formação de resíduos e alta rugosidadee alta rugosidade

Substrato de Si mono

PROCESSO HÍBRIDO:CORROSÃO POR PLASMA + LIMPEZA EM REATOR

DE MICROONDAS


Após corrosão por plasma RIEApós corrosão por plasma RIE::SF6/CF4/O2/Ar = 12.5/4/20/10 sccm,

150W, 60 mTorr, 660V, 30 min, 0.6 m/min, A = 0.95

Formação de resíduos Formação de resíduos e alta rugosidadee alta rugosidade

Após processo de limpeza Após processo de limpeza em reator de microondas:em reator de microondas:

Água DI, 640W de potência de W, W, 15min

Melhora MorfologiaMelhora Morfologia

Processo mecânico + contribuição química corrosão por radicais corrosão por radicais OH produzidos por microondasOH produzidos por microondas



PROCESSO HÍBRIDO:CORROSÃO POR PLASMA + LIMPEZA EM REATOR

DE MICROONDAS


GaAs (p++)

GaAs

InGaP

SiO2Au/Zn GaAs

InGaP

SiO2 CAPA EM SISTEMAS DE LASER III-V

Corrente f(Portadores Presentes)


Scanning Electron Microscopy

LOCOS LOCOS LOCOS

Local Oxidation of Silicon (LOCOS) TECHNOLOGY


LOCAL OXIDATION

SILICON SUBSTRATE

PAD OXIDE PAD OXIDE

SILICONNITRIDE

SILICON NITRIDE

BIRD’S BEAK

LOCOS TECHNOLOGY

SILICON SUBSTRATE

PAD OXIDE PAD OXIDE

SILICONNITRIDE

SILICON NITRIDE

LITOGRAPHY+

SiNx/PADSiO2 ETCHING FOR

ISOLATION AREA DEFINITION

LOCAL OXIDATION

SILICON SUBSTRATE

ACTIVEREGION

ACTIVEREGION

DRY OXIDATION FOR PAD OXIDE

+ SiNx LPCVD

DEPOSITION

WET OXIDATION FOR ISOLATION

THICK OXIDE

LITOGRAPHY+

SiNx/PADSiO2 ETCHING FOR ACTIVE AREA

DEFINITION

Bird’s beak presence reduces

the active areafor

device fabrication

INFLUÊNCIA DA EXPANSÃO DE VOLUME NA TECNOLOGIA DE INFLUÊNCIA DA EXPANSÃO DE VOLUME NA TECNOLOGIA DE ISOLAÇÃO POR OXIDAÇÃO LOCAL (LOCOS)ISOLAÇÃO POR OXIDAÇÃO LOCAL (LOCOS)


Bird’s beakBird’s beak

Técnicas de MicrofabricaçãoFEEC/CCS-UNICAMP

FONTE: Renato Ribas

Técnicas de Microfabricação

• Remoção do substrato pela face anterior ou frontal ( front side micromachining);

• Remoção do substrato pela face posterior (back-side micromachining);

• Remoção de camadas sacrificiais da superficie do substrato (surface micromaching).

FEEC/CCS-UNICAMP

Motivação:

• Crescente interesse em microssistemas integrados.

• Redução do tamanho(peso), melhor desempenho, menor consumo, maior flexibilidade de projeto, menores custos de fabricação em grande escala.

FEEC/CCS-UNICAMP

•Stress do Óxido, Oxinitreto ou Nitreto de Si depositado por CVD

Chemical Vapor Deposition

T baixo : tensivo

T alto : compressivodTEf

f

T

Ts

fTh )(

)1(

2

1

Ef - Módulo de Young do filmef - razão de Poisson do filmes - coef. de expansão térmica do substrato; f - coef. de expansão térmica do filme;

Nitreto de Silício (SiNx) para proteção da superfície de Si

• Estruturas SiNx/Si:

Alta seletividade na corrosão por KOH 107

• Filmes de nitreto de silício utilizados:– RPCVD (remote plasma chemical vapor deposition)– ECR (electron cyclotron resonance)

• Filmes para comparação:– Óxido de silício térmico– Óxido de silício depositado por plasma ECR

FEEC/CCS-UNICAMP

Fabricação/Estruturas SuspensasFEEC/CCS-UNICAMP

LIMPEZA RCA - Si <100>Si


LIMPEZA RCA - Si <100>

DEPOSIÇÃO(SiNxRPCVD, SiNxECR ou SiO2ECR)

ou OXIDAÇÃO TÉRMICA (SiO2)

Si

Si





Si

Si

FOTOGRAVAÇÃO + DEPOSIÇÃO DE CERA DE ABELHA NA FACE INFERIORSi





Si

Si


SiCORROSÃO BHF DOS FILMES+ REMOÇÃO DO FR + CERA





Si

Si

Si


SiCORROSÃO BHF DOS FILMES+ REMOÇÃO DO FR + CERA

CORROSÃO SOLUÇÃO KOHconvencional ou em forno W

Corrosão Úmida Convencional

• Temperatura: 85°C• Concentrações: 1M,

3M, 5M e 10M• Tempo (min): 10, 30,

40, 50, 60, 75 e 90.

FEEC/CCS-UNICAMP

Taxa/Corrosão Si vertical(10M)

1.1m/min

condensador

Corrosão Úmida em Forno W

• Temperatura: ambiente até 180°C

• Concentrações: 1M, 3M e 5M

• Tempo (min): 15 e 30.• Pot W: 80 até 640W

FEEC/CCS-UNICAMP

Forno W (leitura: T e P; controle: Pot W e t)

Porta amostras

teflon

SoluçãoKOH

lâminas Taxa/Corrosão Si vertical(5M/30min/640W/150°C/80atm)

13m/min

Corrosão Úmida em Forno WFEEC/CCS-UNICAMP

Forno W (leitura: T e P; controle: Pot W e t)

Porta amostras

teflon

SoluçãoKOH

lâminas

Corrosãoprocesso natural

Si + 2OH- Si(OH)22+ + 2e-

Si(OH)22+ + 2OH- Si(OH)4 + 2e-

Si(OH)4 + 2e- Si(OH)4 + 2e-

+vibração dos íons OH-

devido ao W

taxa/corrosão

Máscara com Estruturas SuspensasFEEC/CCS-UNICAMP

Resultados/membranas de SiNxRPCVD/corrosão conv.

Ponte Suspensa Menor

FEEC/CCS-UNICAMP


Ponte Suspensa Menor

FEEC/CCS-UNICAMP

Ponte SuspensaPonte Suspensa


Membrana Suspensa Menor

FEEC/CCS-UNICAMP

TEM

•Clivagem e Encapsulamento

•Polimento Manual - e: 80-100m

•Polimento Mecânico/Esférico - e:10-15m

•Ion-Milling - perfuração da amostra

tox:3.3nm - 5.5nm

Si

Si

SiOx

SiOx

Resina

CápsulaCilíndrica

MONOLAYER INCORPORATION OF NITROGEN DURING REMOTE PLASMA OXYNITRIDATION OF Si in N2O AND N2O/N2.

A.P. SOTERO, J.A. DINIZ, P.J.TATSCH, M.A.A.PUDENZI, R. LANDERS and J.W. SWART. CCS/UNICAMP

Transmission Electron MicroscopyTransmission Electron Microscopy

SiOxNy

SiOx

Image of SiOx/SiO xNy/Si structure of ON1P1 samples with a mgnification of 200Kx

5.5nm

RESINA

SiOx

SiOxNy

Si

Plasma N2O

e: 5.5nm

500Kx

Secção em corte TEM


•AES•EMP•XPS•XRF•RBS •SIMS


•AES feixe de elétrons •EMP•XPS•XRF•RBS•SIMS


•AES feixe de elétrons •EMP•XPS feixe de R-X•XRF•RBS•SIMS


•AES feixe de elétrons •EMP•XPS feixe de R-X•XRF•RBS feixe de íons•SIMS

Estrutura filme/substrato

ANÁLISES DE SUPERFÍCIE OU DE PEQUENA PROFUNDIDADE composição

•AES (Auger Electron Spectrocopy)


5eV

SEM

10-100keV

10keV




•AES (Auger Electron Spectrocopy)•XES (X-ray Electron Spectroscopy) ou EMP (Electron Microprobe)


5eV

SEM

10-100keV

10keV



•AES (Auger Electron Spectrocopy)•XES (X-ray Electron Spectroscopy) ou EMP (Electron Microprobe)

Energia de dezenas de keV



•AES (Auger Electron Spectrocopy)•XES (X-ray Electron Spectroscopy) ou EMP (Electron Microprobe)•XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)


5eV

SEM

10-100keV

10keV



CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL - XPS

SiO2(2p) – 106.3ev

98 100 102 104 106 108 110 1120

1

2

3

4

5

6

7Si(2p) -102.5ev

Inte

nsid

ade

Energia (ev)

N(1s) - 400.8ev

394 396 398 400 402 404 406 408

4.05

4.10

4.15

4.20

4.25

4.30

Inte

nsid

ade

Energia(ev)

Energia de Excitação - 1486.6eV K Al

CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL - XPS


•AES (Auger Electron Spectrocopy)•XES (X-ray Electron Spectroscopy) ou EMP (Electron Microprobe)•XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)•XRF(X-ray Fluorescence)


5eV

SEM

10-100keV

10keV




•AES (Auger Electron Spectrocopy)•XES (X-ray Electron Spectroscopy) ou EMP (Electron Microprobe)•XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)•XRF(X-ray Fluorescence)•RBS(Rutherford Backscaterring Spectroscopy)


5eV

SEM

10-100keV

10keV



RBS(Rutherford Backscaterring Spectroscopy)

He+

1MeV


•AES (Auger Electron Spectrocopy)•XES (X-ray Electron Spectroscopy) ou EMP (Electron Microprobe)•XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)•XRF(X-ray Fluorescence)•RBS(Rutherford Backscaterring Spectroscopy)•SIMS(Secondary Ion Mass Spectroscopy)


5eV

SEM

10-100keV

10keV



SIMS

– Resulta num perfil químico ( perfil elétrico)– Sensibilidade ~ ppm, ou seja, 1016 a 1017 cm-3.– [O] apresenta menos “knock on” (= perda de resolução

em profundidade), comparado ao [Cs] (mais pesado)– Difícil medir próximo à superfície (junção rasa)

reduzir energia p/ 200 eV a 5 keV.

[O] p/ B e In[Cs] p/ As, P e Sb-melhora ionizaçãoE = 1 a 15 keV


ON14RT96.3nm

ON15RT95.3nm

ON14CT1011.5nm

ON15CT107nm

interface interface

interface interface

Si-

SiO-

SiN-

O-

CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL - SIMS

5

3

1

0

LOG

6

4

2

0

CPS

Tempo (s)1000 2000 3000 4000 2000 4000

Tempo (s)

NSiNSi

Plasma N2O Plasma N2O+N2

Feixe O2+: E = 3keV, I = 50nA e = 45°

interface interface


•FTIR laser de He-Ne •elipsometria

Estrutura filme/substratomedidas não-destrutivas

Ligações Químicas - Frequência de Vibração dos Átomos

CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOSCARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOSFTIR - Fourier Transform Infra-Red

Estrutura, composição e modo de vibração.




molécula absorverá energia





sempre que a freqüência da radiação incidente - IR (2-100m)






se igualar a freqüência de vibração natural da sua ligação química.







movimento vibracional ou rotacional desta ligação causa uma variação do momento dipolar da molécula.







movimento vibracional ou rotacional desta ligação causa uma variação do momento dipolar da molécula.

Se não ocorrer variação do momento de dipolo não há absorção de IR

Ex: Vibrações simétricas de ligações O-Si-O ou O-C-O

– – – Si – – O – – Si – – – – – – Si – – O – – – Si – –

ou ou

– – – Si – – O – – Si – – – – – Si – – – O – – Si – – –

(a) (b)

– – – Si – – – O – – – Si – – – – – – Si – – – O – – – Si – – –

(c) (d)

Representação dos modos de vibração de ligações Si-O-Si (a) vibração de estiramento simétrico, (b)

vibração de estiramento assimétrico, (c) vibração de deformação e (d) vibração da flexão do plano.

CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL - FTIR

“rocking” (TO1) “bending” (TO2) 450cm-1800cm-1

1075cm-1“Stretching” (TO3)Não há variação do momento de dipolo

Espectro FTIR do SiO2 térmico - referência

ABSORBÂNCIA

“Stretching”TO3

1075 cm-1

“Bending”TO2

800 cm-1

“Rocking”TO1

450 cm-1

Número de Onda (cm-1)

LO3

1254 cm-1




•Ligações Si-O

“Stretching” TO3 - 1075cm-1

“Bending” TO2 - 800cm-1

“Rocking” TO1 - 450cm-1

mais forte absorção de IR

LO3 -1254cm-1


•Ligações Si-O


SiOx, x<2 TO3 < 1075cm-1

SiOx, x>2 TO3 > 1075cm-1

“Stretching” TO4 - 1170-1200cm-1

(Movimento de O fora de fase)




LO3 -1254cm-1


•Ligações Si-O


SiOx, x<2 TO3 < 1075cm-1

SiOx, x>2 TO3 > 1075cm-1

“Stretching” TO4 - 1170-1200cm-1

(Movimento de O fora de fase)

•Ligações Si-N-O

800 -1000cm-1




LO3 -1254cm-1

•Ligações Si-N 815cm-1


ABSORBÂNCIA

1063.1

452.1

804.3

812.3

Número de Onda (cm-1)

1240.5

Si-O

Si-N

OXINITRETO DE Si

DESLOCOU O PICO DE Si-O de 1075 cm-1 para 1063 cm-1

Presença de pico Si-N

Óxido de Si depositado rico em H

Óxido de Si depositado rico em H

Densificação com recozimento

4000 3000 2000 1000

0,0

0,1

0,2

Si-H bonds

N-H bonds

Si-N bonds SiNx ECR

20sccmAr/200sccmSiH4

1000WECR/1Wrf/5mTorr/200C

N2 FLOWS

2.5sccm

5sccm10sccm

20sccm

AB

SO

RB

AN

CE

[A.U

.]

WAVENUMBER [cm-1]

FTIR

4000 3000 2000 1000

0,0

0,1

0,2

Si-H bonds

N-H bonds

Si-N bonds SiNx ECR



N2 FLOWS

2.5sccm

5sccm10sccm

20sccm

AB

SO

RB

AN

CE

[A.U

.]

WAVENUMBER [cm-1]

FTIRANÁLISE DE SiNx

(LIGAÇÕES Si-N, N-H e Si-H)

1,8 2,0 2,2 2,4

830

840

850

860 SiNx ECR 20sccmAr/200sccmSiH

4


WA

VE

NU

MB

ER

[cm

-1]

REFRACTIVE INDEX

4000 3000 2000 1000

0,0

0,1

0,2

Si-H bonds

N-H bonds

Si-N bonds SiNx ECR



N2 FLOWS

2.5sccm

5sccm10sccm

20sccm

AB

SO

RB

AN

CE

[A.U

.]

WAVENUMBER [cm-1]

FTIRANÁLISE DE SiNx

(LIGAÇÕES Si-N, N-H e Si-H)

FTIR (posição do pico principal)versus

elipsometria(índice de refração e espessura)

FTIRVERSUS

ESPESSURA DO FILME

INTENSIDADE ESPESSURA

Elipsometria (índice de refração, coeficiente de absorção e espessura)

•Filme transparente de uma ou mais camadas e de um ou mais materiais sobre um substrato a partir da mudança das características de

polarização da luz refletida por sua superfície e da interface com o substrato




•A mudança de estado da polarização da luz depois da reflexão pode ser expressa em função da razão entre os coeficientes de reflexão Rp e Rs

para a luz paralela e perpendicular ao plano de incidência, respectivamente. A expressão complexa:

= Rp/Rs = tg.ei






= Rp/Rs = tg.ei

define os dois ângulos elipsométricos e , que são denominados ângulo azimutal e de diferença de fase, respectivamente.






= Rp/Rs = tg.ei


•Estes dois ângulos determinam completamente as duas constantes ópticas n (índice de reflexão) e k (coeficiente de absorção) num meio

refletor.



polarização da luz refletida por sua superfície



= Rp/Rs = tg.ei


•Estes dois ângulos determinam completamente as duas constantes ópticas n (índice de reflexão) e k (coeficiente de absorção) num meio

refletor.

ELIPSOMETRIAELIPSOMETRIA

s

rp

onda incidentelinealmente polarizada

Onda refletidaelipticamentepolarizada

p

sr

=45

F

L

P

(C)

S

Amostra

A

D

Ondaincidente ondarefletida

Mei o 0n=1 k=0

Mei o 1N =n +j K O

1

O 0

O2Subst r at o

ELIPSOMETRIAELIPSOMETRIAELIPSÔMETRO

ELIPSOMETRIA ESPESSURA E ÍNDICE DE REFRAÇÃO DE SiO2

• Diferença de ângulo de polarização = n.360° +

• Diferença de fase = n.360° +

ELIPSOMETRIA ESPESSURA E ÍNDICE DE REFRAÇÃO DE SiO2

ELIPSOMETRIA TAXA DE OXIDAÇÃO

ELIPSOMETRIA COMPOSIÇÃO DE FILMES DE SiOxNy

Espessuras medidas por outras técnicas

ELIPSOMETRIA ESPESSURA E ÍNDICE DE REFRAÇÃO DE Si -POLI

Microscopia de Força Atômica

LPCVD Vertical para Si-poli


1. Laser2. Espelho 3. Fotodetector 4. Amplificador 5. Registrador 6. Amostra7. Ponteira (tip)

Mede forças menores que 10-9 N entre a ponteira e a superfíciePode sentir deflexões de até 0,01ÅAnálise em modo de contato; não contato e por diferença de fase





Medida do E da interação superfície e TIP





Deflexão do Laser sobre cantilever

Medida do E da interação superfície e TIP

Imagem SCM de amostra deSi c/ I/I de 31P+ 50keV, 1013

cm-2 e RTA de 1050C, 30s.

Alternativa: usar AFM paramedir função trabalho, quedepende da dopagem.

caracterizaÇÃo de filmes finos

Documents