Page 51 - bilgem-teknoloji-dergisi-11

Yarı İletken Teknolojileri BILGEM
TEKNOLOJI

yumun oksitlenip ıslak aşındırıldığı zaman yüzeyi- Tarihte ilk üretilen transistör azınlık taşıyıcı ömrü yaklaşık 300 µs, arayüzey tu-
nin temizlenmesine olanak tanır. zak yoğunluğu ise 2.13x1011 1/ev/cm değerinde
2
germanyum tabanlı iken SiO ’nin olup, literatür ile uyum sağlamaktadır.
Oksijen gazı sonsuz kaynak olarak alındığında özelliklerinin farkedilmesiyle 2
süreç sıcaklığına bağlı olarak belli bir kalınlığa ka- “Silisyum Çağı” başlamıştır. LPCVD Süreçleri
dar (yaklaşık 1000 Å) reaksiyon lineer bölge ka- İnce film depolama tekniklerinden biri olan CVD
lır,artan oksit kalınlığına bağlı olarak oksijenin ara (Chemical Vapor Deposition/Kimyasal Buhar Birik-
yüzeye ulaşması güçleşir. Bu durumda reaksiyon nal genişliği küçüldükçe transistör hızlanır. “Kanal tirme), buhar halindeki bir taşıyıcı gazın kimyasal
artık difüzyon kontrollü hale gelir, oksitlenme hızı genişliği-geçit oksit kalınlığı-savak/kaynak jonksi- reaksiyonu sonucu oluşan katı bir malzemeyle ta-
parabolik olarak artar. Nemli oksitlemede yüksek yon derinliği” arasında korunan boyutsal oran gere- ban malzemenin kaplanmasıdır. Bir CVD sürecinde
saflıkta hidrojen ve oksijen gazı termal oksitleme ği kanal genişliği, geçit oksit kalınlığının kabaca 45 kalınlık dağılım düzgünlüğü ve süreç kontrolü sı-
fırınına gönderilir, H O oluşturmak için reaksiyona katıdır. Dolayısıyla küçülen boyutlar daha ince geçit caklık, gaz akışları ve basınç değişkenlerine bağlı-
2
girerler. OH’ın SiO içinde difüzyonu O ’den daha oksitleri gerektirir. Kapasite denklemine göre, oksit
2
2
hızlı olduğundan, OH’a indirgenen H O molekülleri kalınlığı ne kadar düşükse kapasite o kadar yüksek dır. Bir molekülün reaksiyon haznesinde herhangi
2
ile oksitleme daha hızlıdır. Bu sebeple 1000 Å üzeri olur. Böylece transistörün eşik gerilimi düşer, hızı bir çarpışma yaşamadan aldığı yola "ortalama ser-
kalınlıklarda nemli oksitleme tercih edilir. artar. Kalınlığın limitlerinde ise yüksek dielektrik best yol" denir. Serbest yol ne denli yüksekse film
sabitli yalıtkanlar kullanılır. kalınlık dağılımı o denli iyi olacaktır. Ortalama ser-
Nemli oksitleme reaksiyonunda oksitlenme reak- elektrik alan artışına neden olmakta ve geçit ok- best yolu en çok etkileyen süreç parametresi ba-
siyonu sonucu H çıkışı vardır. Bu H oksit filmi YİTAL’de 0.25 µm CMOS teknolojisi için 60 Å SiO 2 sidin yalıtkanlık özelliğini bozmaktadır. Geçit oksit sınçtır. Basınç düştükçe ortalama serbest yol artar.
2
2
içerisinde tuzaklanabilir. Bu sebeple oksitleme büyütülmektedir (Şekil 3). Si-SiO ara yüzeyinde süreci öncesi oksitleme, fırının ve silisyum pulların Yatay hazneli bir LPCVD sistemi ve yardımcı ekip-
2
sonrası N ortamında 900 °C ve üzeri sıcaklıklarda bağ yapmamış atomlar, dislokasyon, dizilim hatası temizlik adımları, oluşacak ince SiO filminin kalite- manları Şekil 4’te verilmiştir.
2
2
oksit filmini tavlayarak olabildiğinde sıkılaştırmak gibi kristal kusurlar, metalik kirlilikler gibi faktörlerin si açısından büyük önem taşımaktadır.
gerekir. Bir termal oksitlemede silisyum tabanın varlığı ve mertebesi oksitin elektriksel özelliklerini YİTAL’de SiO , Si N ve polisilisyum filmleri LPCVD
2
4
3
kristal yönelimi, katkı türü ve konsantrasyonu, belirler. Oluşabilecek kusurlar oksit tabakasında Oluşan oksit filmini karakterize etmek için yüzey yöntemiyle depolanmaktadır. LPCVD’de kimyasal
oksitlenme hızını etkiler. (111) kristal yönelimli tuzak oluşumuna neden olabilmektedir. İstenme- yük analizörü karakterizasyon cihazıyla kalınlık reaksiyonlar, piroliz, redüksüyon, oksidasyon ve
silisyum; atomik yoğunluğu (100) yöneliminden yen ara yüzey yükleri, SiO tabakasındaki sodyum, dağılımı, Si-SiO ara yüzey tuzakları, oksit yükleri, nitrürleme olarak dört çeşittir. Polisilisyum süre-
2
2
daha fazla olduğu için daha hızlı oksitlenir. Ayrıca potasyum, demir gibi iyonik yükler bölgesel bir düz band gerilimi, eşik gerilimi, taban katkı kon- cinde piroliz reaksiyonu gerçekleşir; SiH sıcaklık
silisyum tabanın katkı konsantrasyonu arttıkça santrasyonu ve azınlık taşıyıcı ömrü değerleri ölçü- etkisiyle silisyuma indirgenir. Silisyum dioksit fil-
4
yine oksitlenme hızlanır. Ölçüm yöntemi Ölçülen parametre lebilmektedir. Yüzey yük analizörü karakterizasyon
cihazı kullanılarak gerçekleştirilen ölçüm yöntemi mi, O varlığında TEOS kimyasalı ile oluşturulur. Si-
2
En hassas termal oksitleme süreci, transistörün V-Q • Si-SiO arayüzey tuzakları ve ölçüm parametreleri Tablo 2’de verilmiştir. Yİ- lisyum nitrür (Si N ) filmi ise bir nitrürleme sürecidir;
3
4
2
• Oksit yükleri
geçit bölgesinin tabanında bulunan “Geçit Oksit” • Düz band gerilimi TAL’de 60 Å kalınlığında büyütülen SiO filminde SiH Cl ile NH gazlarının reaksiyonu sonucu oluşur.
3
2
2
2
adı verilen filmin oluşturulmasıdır. Tabanında ge- • Eşik gerilimi
çit oksit bulunan katkılı polisilisyum geçit bölgesi- Micro PCD • Taban katkı konsantrasyonu
ne uygulanan düşük voltajla kanalda elektrik alan (Photo conductive decay) • Tünelleme gerilimi
oluşturulup kaynak savak arası akım yolu açılır. Ka- Azınlık taşıyıcı ömrü

48 49