A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS. CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA MEDIDAS CAPACITÂNCIA-TENSÃO (C-V) OU CORRENTE-TENSÃO (I-V)

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS. CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA MEDIDAS CAPACITÂNCIA-TENSÃO (C-V) OU CORRENTE-TENSÃO (I-V)"— Transcrição da apresentação:

1 CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

2 CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA MEDIDAS CAPACITÂNCIA-TENSÃO (C-V) OU CORRENTE-TENSÃO (I-V)

3 cargas móveis no óxido (Q M ) - íons alcalinos V FB CAPACITOR MOS METAL ÓXIDO SILÍCIO CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

4 cargas móveis no óxido (Q M ) - íons alcalinos V FB METAL ÓXIDO SILÍCIO CAPACITOR MOS TENSÃO DE LIMIAR P/ óxido de 10nm e Q M =6.5x10 11 cm -2, V TH =0.1V TENSÃO DE FLAT-BAND CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

5 cargas móveis no óxido (Q M ) - íons alcalinos V FB CAPACITOR MOS TENSÃO DE LIMIAR P/ óxido de 10nm e Q M =6.5x10 11 cm -2, V TH =0.1V TENSÃO DE FLAT-BAND NÍVEIS ACEITÁVEIS - Q M cm -2 METAL ÓXIDO SILÍCIO CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

6 CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA - CxV e IxV Al (150nm) Si SiO x N y Al Etapas de Sinterização - a cada 5 min Ambiente de Gás Verde (92%N 2 +8%H 2 ) T: 420°C, t:30 min Capacitor MOS Estrutura Al/ SiO x N y /Si Sistema C-V: 1MHz V: -/+5.0V a +/-5.0V

7 CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA - CxV Tempo de Sinterização:10 min Q 0 /q: 8.8x10 10 cm -2 ; V fb :-0.9V CDP (pF) t ox = ( o. ox.A)/C máx W d =[(C máx /C min )-1].( Si. o.A)/C máx Q o /q = [ ms - V fb ]. C máx /q.A

8 CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA - CxV E10 1E11 1E12 RPO N 2 O (P:1Torr) RPO N 2 O (P:3Torr) RPO N 2 O+ N 2 (P:1Torr) DENSIDADE DE CARGA (Qo/q) TEMPO DE SINTERIZAÇÃO (min) Variação de Densidade de Carga Efetiva p/ Estruturas Al/SiO x N y /Si Q 0 /q: 1.7x10 10 cm -2, 5.6x10 10 cm -2 e 2.3x10 11 cm -2 Literatura: Q 0 /q:8.5x10 10 cm -2 p/ 30min sinterização

9 CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA - CxV Cálculo de ox com t ox dado pela análise TEM ox : ( ox = t ox.C máx / o.A) ox > 3.9 C N <5% n ox /n SiO 2 ( ox / SiO 2 ) 1/2 Si l O m N p onde x+3y=l, 2x=m e 4y=p n ox = xSiO 2 + ySi 3 N 4 n SiO 2 = 1.46 SiO 2 = 3.9

10 Curvas C-V (RTO960) EOT = 3.6 nm CONTATO DE Al CAPACITOR MOS METAL ÓXIDO SILÍCIO EOT = 6.2 nm C(F) Bias (V) Oxinitreto de Si Equivalent Oxide Thickness 3.9

11 Equivalent Oxide Thickness 3.9

12 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 atualmente 256MBits DRAMs A informação armazenada no capacitor espera para ser lida CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

13 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 atualmente 256MBits DRAMs I FUGA no capacitor diminui gradativamente a carga armazenada A informação armazenada no capacitor espera para ser lida Devido à elementos metálicos: Cu, Fe, Au CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

14 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 atualmente 256MBits DRAMs I FUGA 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 CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

15 CENTROS DE RECOMBINAÇÃO CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

16 CORRENTE DE FUGA e RUPTURA DIELÉTRICA DOS ÓXIDOS DE PORTA CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

17 CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA - IxV E BD = V BD /t ox Sistema I-V: Tensão de 20V

18 CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA - IxV Regiões de Ruptura Dielétrica V bd : V Campo de Ruptura Dielétrica E bd : MV/cm * * Literatura: Q 0 /q: 8.5x10 10 /cm 2 E bd : 8.3MV/cm Análise de Falha

19 3.7nm 3.5nm CONTATO DE Al CAPACITOR MOS METAL ÓXIDO SILÍCIO Oxinitreto de Si Igate (A) Vgate (V) Igate (A) Vgate (V) CORRENTE DE FUGA p/ Vg = -1V

20 CORRENTE DE FUGA x Espessura do Óxido I aumenta I aumenta 1 ordem de grandeza para cada decréscimo de 0.2 nm de espessura do óxido de porta

21 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA PERFILOMETRIA MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA (SEM) MICROSCOPIA ELETRÔNICA POR TRANSMISSÃO (TEM) PADRÃO GRAVADO OU ESTRUTURA FORMADO NO SUBSTRATO

22 CORROSÃO NA MICROELETRÔNICA DEFINIÇÃO DE PADRÕES

23 CORROSÃO NA MICROELETRÔNICA PERFIS DE ETCHINGS

24 CORROSÃO NA MICROELETRÔNICA PERFIS DE ETCHINGS CARACTERÍSTICA DA CORROSÃO ÚMIDA

25 CORROSÃO NA MICROELETRÔNICA PERFIS DE ETCHINGS CARACTERÍSTICA DA CORROSÃO ÚMIDA CARACTERÍSTICA DA CORROSÃO SECA

26 CORROSÃO ÚMIDA NA MICROELETRÔNICA PRINCIPAIS PRODUTOS P/ ETCHING ÚMIDA

27 Taxa de Ataque - remoção do SiO 2 em BHF :98nm/min nm/min ( Óxido Térmico - 100nm/min) Perfilometria - Si SiO 2 t ox :53.0nm nm CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS Mede altura de degraus e/ou poços

28 Taxa de deposição e taxa de corrosão em BHF (solução tampão de HF) MEDIDAS DE ALTURA DE DEGRAU POR PERFILOMETRIA Si SiN x

29 SEM feixe de elétrons de alta energia varrendo a superfície de um material em análise.

30 TEM feixe de elétrons de alta energia incidindo e atravessando um material em análise. SEM feixe de elétrons de alta energia varrendo a superfície de um material em análise.

31 TEM feixe de elétrons de alta energia incidindo e atravessando um material em análise. interação dessa radiação ionizante com a matéria resultam sinais secundários com informações sobre a estrutura e a composição química do material. SEM feixe de elétrons de alta energia varrendo a superfície de um material em análise.

32 TEM feixe de elétrons de alta energia incidindo e atravessando um material em análise. interação dessa radiação ionizante com a matéria resultam sinais secundários com informações sobre a estrutura e a composição química do material. SEM e TEM baseia-se no fato de que é possível focalizar elétrons. SEM feixe de elétrons de alta energia varrendo a superfície de um material em análise.

33 TEM feixe de elétrons de alta energia incidindo e atravessando um material em análise. interação dessa radiação ionizante com a matéria resultam sinais secundários com informações sobre a estrutura e a composição química do material. 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. SEM feixe de elétrons de alta energia varrendo a superfície de um material em análise.

34

35 TEM elétron transmitido através da amostra magnificação de 200K a 500K

36

37 ANÁLISES DE SUPERFÍCIE OU DE PEQUENA PROFUNDIDADE Colisões inelásticas 5eV SEM keV 10keV Colisões elásticas CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS E-beam de 1-40keVFocalizado por lentes eletrostáticas ou magnéticas Varre em XY a superfície da amostra Scanning Electron Microscopy

38 Após 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 e alta rugosidade Substrato de Si mono PROCESSO HÍBRIDO: CORROSÃO POR PLASMA + LIMPEZA EM REATOR DE MICROONDAS Scanning Electron Microscopy

39 Após 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 e alta rugosidade Após processo de limpeza em reator de microondas: W, Água DI, 640W de potência de W, 15min Melhora Morfologia corrosão por radicais OH produzidos por microondas Processo mecânico + contribuição química corrosão por radicais OH produzidos por microondas Substrato de Si mono PROCESSO HÍBRIDO: CORROSÃO POR PLASMA + LIMPEZA EM REATOR DE MICROONDAS Scanning Electron Microscopy

40 Após 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 e alta rugosidade Após processo de limpeza em reator de microondas: W, Água DI, 640W de potência de W, 15min Melhora Morfologia corrosão por radicais OH produzidos por microondas Processo mecânico + contribuição química corrosão por radicais OH produzidos por microondas Substrato de Si mono PROCESSO HÍBRIDO: CORROSÃO POR PLASMA + LIMPEZA EM REATOR DE MICROONDAS Scanning Electron Microscopy

41 GaAs (p++) GaAs InGaP SiO 2 Au/Zn GaAs InGaP SiO 2 CAPA EM SISTEMAS DE LASER III-V Corrente f (Portadores Presentes) CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS Scanning Electron Microscopy

42 Local Oxidation of Silicon (LOCOS) TECHNOLOGY Scanning Electron Microscopy

43 LOCOS TECHNOLOGY LITOGRAPHY + SiNx/PADSiO2 ETCHING FOR ISOLATION AREA DEFINITION DRY OXIDATION FOR PAD OXIDE + SiNx LPCVD DEPOSITION WET OXIDATION FOR ISOLATION THICK OXIDE LITOGRAPHY + SiNx/PADSiO2 ETCHING FOR ACTIVE AREA DEFINITION Birds beak presence reduces the active area for device fabrication

44 INFLUÊNCIA DA EXPANSÃO DE VOLUME NA TECNOLOGIA DE ISOLAÇÃO POR OXIDAÇÃO LOCAL (LOCOS) Scanning Electron Microscopy Birds beak

45 Técnicas de Microfabricação FEEC/CCS-UNICAMP FONTE: Renato Ribas

46 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

47 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

48 Stress do Óxido, Oxinitreto ou Nitreto de Si depositado por CVD Chemical Vapor Deposition T baixo : tensivo T alto : compressivo Ef - Módulo de Young do filme f - razão de Poisson do filme s - coef. de expansão térmica do substrato; f - coef. de expansão térmica do filme;

49 Nitreto de Silício (SiNx) para proteção da superfície de Si Estruturas SiNx/Si: Alta seletividade na corrosão por KOH 10 7 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

50 Fabricação/Estruturas Suspensas FEEC/CCS-UNICAMP LIMPEZA RCA - Si Si

51 Fabricação/Estruturas Suspensas FEEC/CCS-UNICAMP LIMPEZA RCA - Si DEPOSIÇÃO (SiNxRPCVD, SiNxECR ou SiO 2 ECR) ou OXIDAÇÃO TÉRMICA (SiO 2 ) Si

52 Fabricação/Estruturas Suspensas FEEC/CCS-UNICAMP LIMPEZA RCA - Si DEPOSIÇÃO (SiNxRPCVD, SiNxECR ou SiO 2 ECR) ou OXIDAÇÃO TÉRMICA (SiO 2 ) Si FOTOGRAVAÇÃO + DEPOSIÇÃO DE CERA DE ABELHA NA FACE INFERIOR Si

53 Fabricação/Estruturas Suspensas FEEC/CCS-UNICAMP LIMPEZA RCA - Si DEPOSIÇÃO (SiNxRPCVD, SiNxECR ou SiO 2 ECR) ou OXIDAÇÃO TÉRMICA (SiO 2 ) Si FOTOGRAVAÇÃO + DEPOSIÇÃO DE CERA DE ABELHA NA FACE INFERIOR Si CORROSÃO BHF DOS FILMES + REMOÇÃO DO FR + CERA

54 Fabricação/Estruturas Suspensas FEEC/CCS-UNICAMP LIMPEZA RCA - Si DEPOSIÇÃO (SiNxRPCVD, SiNxECR ou SiO 2 ECR) ou OXIDAÇÃO TÉRMICA (SiO 2 ) Si FOTOGRAVAÇÃO + DEPOSIÇÃO DE CERA DE ABELHA NA FACE INFERIOR Si CORROSÃO BHF DOS FILMES + REMOÇÃO DO FR + CERA CORROSÃO SOLUÇÃO KOH convencional ou em forno W

55 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) 1.1 m/min condensador

56 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 Solução KOH lâminas Taxa/Corrosão Si vertical (5M/30min/640W/150°C/80atm) 13 m/min

57 Corrosão Úmida em Forno W FEEC/CCS-UNICAMP Forno W (leitura: T e P; controle: Pot W e t) Porta amostras teflon Solução KOH lâminas Corrosão processo natural Si + 2OH - Si(OH) e - Si(OH) OH - Si(OH) 4 + 2e - Si(OH) 4 + 2e - + vibração dos íons OH - devido ao W taxa/corrosão

58 Máscara com Estruturas Suspensas FEEC/CCS-UNICAMP

59 Resultados/ membranas de SiN x RPCVD/corrosão conv. Ponte Suspensa Menor FEEC/CCS-UNICAMP

60 Resultados/ membranas de SiN x RPCVD/corrosão conv. Ponte Suspensa Menor FEEC/CCS-UNICAMP Ponte Suspensa

61 Resultados/ membranas de SiN x RPCVD/corrosão conv. Membrana Suspensa Menor FEEC/CCS-UNICAMP

62 Resultados/ membranas de SiN x RPCVD/corrosão conv. Membrana Suspensa Menor FEEC/CCS-UNICAMP

63 TEM Clivagem e Encapsulamento Polimento Manual - e: m Polimento Mecânico/Esférico - e:10-15 m Ion-Milling - perfuração da amostra t ox :3.3nm - 5.5nm Si SiO x Resina Cápsula Cilíndrica

64 MONOLAYER INCORPORATION OF NITROGEN DURING REMOTE PLASMA OXYNITRIDATION OF Si in N 2 O AND N 2 O/N 2. A.P. SOTERO, J.A. DINIZ, P.J.TATSCH, M.A.A.PUDENZI, R. LANDERS and J.W. SWART. CCS/UNICAMP Transmission Electron Microscopy SiOxNy SiOx Image of SiO x /SiO x N y /Si structure of ON1P1samples with a mgnification of 200Kx 5.5nm

65 RESINA SiO x SiO x N y Si Plasma N 2 O e: 5.5nm 500Kx

66 Secção em corte TEM

67

68 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA AES EMP XPS XRF RBS SIMS

69 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA AES feixe de elétrons EMP XPS XRF RBS SIMS

70 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA AES feixe de elétrons EMP XPS feixe de R-X XRF RBS SIMS

71 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA AES feixe de elétrons EMP XPS feixe de R-X XRF RBS feixe de íons SIMS Estrutura filme/substrato

72 ANÁLISES DE SUPERFÍCIE OU DE PEQUENA PROFUNDIDADE composição AES (Auger Electron Spectrocopy) Colisões inelásticas 5eV SEM keV 10keV Colisões elásticas CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

73 ANÁLISES DE SUPERFÍCIE OU DE PEQUENA PROFUNDIDADE composição AES (Auger Electron Spectrocopy) XES (X-ray Electron Spectroscopy) ou EMP (Electron Microprobe) Colisões inelásticas 5eV SEM keV 10keV Colisões elásticas CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

74 AES (Auger Electron Spectrocopy) XES (X-ray Electron Spectroscopy) ou EMP (Electron Microprobe) Energia de dezenas de keV CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

75 ANÁLISES DE SUPERFÍCIE OU DE PEQUENA PROFUNDIDADE composição AES (Auger Electron Spectrocopy) XES (X-ray Electron Spectroscopy) ou EMP (Electron Microprobe) XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy) Colisões inelásticas 5eV SEM keV 10keV Colisões elásticas CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

76 CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL - XPS SiO 2 (2p) – 106.3ev Si(2p) ev Intensidade Energia (ev) N(1s) ev Intensidade Energia(ev) Energia de Excitação eV K Al

77 CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL - XPS

78 ANÁLISES DE SUPERFÍCIE OU DE PEQUENA PROFUNDIDADE composição AES (Auger Electron Spectrocopy) XES (X-ray Electron Spectroscopy) ou EMP (Electron Microprobe) XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy) XRF(X-ray Fluorescence) Colisões inelásticas 5eV SEM keV 10keV Colisões elásticas CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

79 ANÁLISES DE SUPERFÍCIE OU DE PEQUENA PROFUNDIDADE composição 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) Colisões inelásticas 5eV SEM keV 10keV Colisões elásticas CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

80 RBS(Rutherford Backscaterring Spectroscopy) He + 1MeV

81 ANÁLISES DE SUPERFÍCIE OU DE PEQUENA PROFUNDIDADE composição 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) Colisões inelásticas 5eV SEM keV 10keV Colisões elásticas CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

82 SIMS –Resulta num perfil químico ( perfil elétrico) –Sensibilidade ~ ppm, ou seja, a 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 ionização E = 1 a 15 keV CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS

83

84 ON14RT9 6.3nm ON15RT9 5.3nm ON14CT nm ON15CT10 7nm interface Si - SiO - SiN - O-O-

85 CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL - SIMS LOGLOG CPSCPS Tempo (s) Tempo (s) NSi Plasma N 2 O Plasma N 2 O+N 2 Feixe O 2 + : E = 3keV, I = 50nA e = 45° interface

86 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA FTIR laser de He-Ne elipsometria Estrutura filme/substrato medidas não-destrutivas

87 Ligações Químicas - Frequência de Vibração dos Átomos CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS FTIR - Fourier Transform Infra-Red Estrutura, composição e modo de vibração.

88 Ligações Químicas - Frequência de Vibração dos Átomos CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS FTIR - Fourier Transform Infra-Red Estrutura, composição e modo de vibração. molécula absorverá energia

89 Ligações Químicas - Frequência de Vibração dos Átomos CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS FTIR - Fourier Transform Infra-Red Estrutura, composição e modo de vibração. molécula absorverá energia sempre que a freqüência da radiação incidente - IR (2-100 m)

90 Ligações Químicas - Frequência de Vibração dos Átomos CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS FTIR - Fourier Transform Infra-Red Estrutura, composição e modo de vibração. molécula absorverá energia sempre que a freqüência da radiação incidente - IR (2-100 m) se igualar a freqüência de vibração natural da sua ligação química.

91 Ligações Químicas - Frequência de Vibração dos Átomos CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS FTIR - Fourier Transform Infra-Red Estrutura, composição e modo de vibração. molécula absorverá energia sempre que a freqüência da radiação incidente - IR (2-100 m) 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.

92 Ligações Químicas - Frequência de Vibração dos Átomos CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS FTIR - Fourier Transform Infra-Red Estrutura, composição e modo de vibração. molécula absorverá energia sempre que a freqüência da radiação incidente - IR (2-100 m) 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. 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

93 CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL - FTIR rocking (TO 1 )bending (TO 2 ) 450cm cm cm -1 Stretching (TO 3 ) Não há variação do momento de dipolo

94 Espectro FTIR do SiO 2 térmico - referência ABSORBÂNCIAABSORBÂNCIA Stretching TO cm -1 Bending TO cm -1 Rocking TO cm -1 Número de Onda (cm -1 ) LO cm -1 Ligações Químicas - Frequência de Vibração dos Átomos CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS FTIR - Fourier Transform Infra-Red

95 CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL - FTIR Ligações Si-O Stretching TO cm -1 Bending TO cm -1 Rocking TO cm -1 mais forte absorção de IR LO cm -1

96 CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL - FTIR Ligações Si-O Stretching TO cm -1 SiO x, x<2 TO 3 < 1075cm -1 SiO x, x>2 TO 3 > 1075cm -1 Stretching TO cm -1 (Movimento de O fora de fase) Bending TO cm -1 Rocking TO cm -1 mais forte absorção de IR LO cm -1

97 CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL - FTIR Ligações Si-O Stretching TO cm -1 SiO x, x<2 TO 3 < 1075cm -1 SiO x, x>2 TO 3 > 1075cm -1 Stretching TO cm -1 (Movimento de O fora de fase) Ligações Si-N-O cm -1 Bending TO cm -1 Rocking TO cm -1 mais forte absorção de IR LO cm -1 Ligações Si-N 815cm -1

98 CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL - FTIR ABSORBÂNCIAABSORBÂNCIA Número de Onda (cm -1 ) 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

99 Óxido de Si depositado rico em H

100 Densificação com recozimento

101 FTIR

102 ANÁLISE DE SiNx (LIGAÇÕES Si-N, N-H e Si-H)

103 FTIR ANÁLISE DE SiNx (LIGAÇÕES Si-N, N-H e Si-H) FTIR (posição do pico principal) versus elipsometria (índice de refração e espessura)

104 FTIR VERSUS ESPESSURA DO FILME INTENSIDADE ESPESSURA

105 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

106 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 R p e R s para a luz paralela e perpendicular ao plano de incidência, respectivamente. A expressão complexa: = R p /R s = tg.e i

107 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 R p e R s para a luz paralela e perpendicular ao plano de incidência, respectivamente. A expressão complexa: = R p /R s = tg.e i define os dois ângulos elipsométricos e, que são denominados ângulo azimutal e de diferença de fase, respectivamente.

108 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 R p e R s para a luz paralela e perpendicular ao plano de incidência, respectivamente. A expressão complexa: = R p /R s = tg.e i define os dois ângulos elipsométricos e, que são denominados ângulo azimutal e de diferença de fase, respectivamente. Estes dois ângulos determinam completamente as duas constantes ópticas n (índice de reflexão) e k (coeficiente de absorção) num meio refletor.

109 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 A mudança de estado da polarização da luz depois da reflexão pode ser expressa em função da razão entre os coeficientes de reflexão R p e R s para a luz paralela e perpendicular ao plano de incidência, respectivamente. A expressão complexa: = R p /R s = tg.e i define os dois ângulos elipsométricos e, que são denominados ângulo azimutal e de diferença de fase, respectivamente. Estes dois ângulos determinam completamente as duas constantes ópticas n (índice de reflexão) e k (coeficiente de absorção) num meio refletor.

110 ELIPSOMETRIA

111 ELIPSOMETRIA ELIPSÔMETRO

112 ELIPSOMETRIA ESPESSURA E ÍNDICE DE REFRAÇÃO DE SiO2

113 Diferença de ângulo de polarização = n.360° + Diferença de fase = n.360° + ELIPSOMETRIA ESPESSURA E ÍNDICE DE REFRAÇÃO DE SiO2

114 ELIPSOMETRIA TAXA DE OXIDAÇÃO

115 ELIPSOMETRIA COMPOSIÇÃO DE FILMES DE SiOxNy

116 Espessuras medidas por outras técnicas

117 ELIPSOMETRIA ESPESSURA E ÍNDICE DE REFRAÇÃO DE Si -POLI

118

119 Microscopia de Força Atômica

120 LPCVD Vertical para Si-poli Microscopia de Força Atômica 1. Laser 2. Espelho 3. Fotodetector 4. Amplificador 5. Registrador 6. Amostra 7. Ponteira (tip) Mede forças menores que N entre a ponteira e a superfície Pode sentir deflexões de até 0,01Å Análise em modo de contato; não contato e por diferença de fase

121 LPCVD Vertical para Si-poli Microscopia de Força Atômica 1. Laser 2. Espelho 3. Fotodetector 4. Amplificador 5. Registrador 6. Amostra 7. Ponteira (tip) Mede forças menores que N entre a ponteira e a superfície Pode sentir deflexões de até 0,01Å Análise em modo de contato; não contato e por diferença de fase Medida do E da interação superfície e TIP

122 LPCVD Vertical para Si-poli Microscopia de Força Atômica 1. Laser 2. Espelho 3. Fotodetector 4. Amplificador 5. Registrador 6. Amostra 7. Ponteira (tip) Mede forças menores que N entre a ponteira e a superfície Pode sentir deflexões de até 0,01Å Análise em modo de contato; não contato e por diferença de fase Deflexão do Laser sobre cantilever Medida do E da interação superfície e TIP

123

124 Imagem SCM de amostra de Si c/ I/I de 31 P + 50keV, cm -2 e RTA de 1050C, 30s. Alternativa: usar AFM para medir função trabalho, que depende da dopagem.


Carregar ppt "CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS. CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA MEDIDAS CAPACITÂNCIA-TENSÃO (C-V) OU CORRENTE-TENSÃO (I-V)"

Apresentações semelhantes


Anúncios Google