1D Simulation of Oxidation-Enhanced and Oxidation-Retarded Diffusion in Silicon and Validity of the Physical Model. Transition to the 2D Case

Abstract

Results are given of simulations of the distribution of the silicon self‐interstitials in the volume during a thermal oxidation on the backside of a wafer (1D simulation). The physical assumptions of the model foundations are given. The model gives a volume recombination length, Lv = = (35 ± 8) μm and a surface recombination length on SiO2, Ls = (8 ± 2) μm (at 1100 °C) that are in good agreement with the orders of magnitude deduced from some measurements in two dimensions. The fact that the value for the diffusivity Di (2 × 10−9 cm2 s−1) of the self‐interstitials is found to be too low and that there exist contradictions evoked by some authors, leads to reconsider some hypotheses until now advanced about the effect of the thermal oxidation on silicon. Finally, it is indicated which further studies must be made to allow the description of the 2D impurity in a “LOCOS” structure.

Point defects and dopant diffusion in silicon

“…These values also agree with a value for d& derived by Griffin, Fahey, Plummer, and Dutton (1985) from the structure shown in Fig. 49 Many experiments to determine a value for' the interstitial diffusivity involve using thin membranes of silicon and observing the transport time of the interstitials across the membrane Higuchi, 1982a, 1983;Taniguchi, Antoniadis, and Matsushita, 1983;Scheid and …”

“…This possibility has not been carefully checked experimentally. Scheid and Chenevier (1986) have commented on the possibility that the integral of the surface loss might, over time, cause the interface reaction to saturate. Calculating the number of silicon interstitials that might annihilate at the interface requires a knowledge of the equilibrium concentration of interstitials, which is not well known.…”

Process physics determining 2-D impurity profiles in VLSI devices

“…This enables unique values for the effective diffusivity and the surface recombination velocity to be obtained and these are plotted in Figure 5. Values in this range for the diffusivity have been suggested from diffusion experiments [4I,, [8], [9] [IO] and [I11 and from stackingfault kinetics [12].…”

Μελετη Της Οξειδωσης Του Πυριτιου Και Των Προκαλουμενων Ατελειων Σε Δομες Πυριτιου Πανω Σε Μονωτικο

“…Αυτή η παραδοχή είναι αρκετά περιοριστική. Ακόμα και αν δεχτούμε ότι η πυκνότητα των ενεργών θέσεων στη διεπιφάνεια, όπου συλλαμβάνονται τα ενδοπλεγματικά άτομα, είναι αρκετά μεγάλη, περιμένουμε ότι κάποια στιγμή θα φτάσουν σε κορεσμό (Scheid 1986). Διαισθητικά τουλάχιστον, περιμένουμε ότι η ικανότητα της διεπιφάνειας να απορροφά τα ενδοπλεγματικά άτομα θα ελαττώνεται με την πάροδο του χρόνου.…”

“…Η πρώτη ποιοτίική ανάλυση για την ανάγκη χρονικά μεταβαλλόμενης ταχύτητας επανασύνδεσης έγινε από τους Ahn et al (1987), προκειμένου να εξηγήσουν τις μεγάλες διαφορές, που προκύπτουν στον υπολογισμό της διαχυτότητας Di των ενδοπλεγματικών ατόμων, ανάμεσα στα διάφορα πειράματα. Είναι γνωστό ότι, ένω τα πειράματα διάχυσης χρυσού (Tan 1985) μας οδηγούν σε μεγάλες τιμές του Dj ^KTcrnV 1 στους 1100°C), τα πειράματα της διάχυσης των προσμίξεων και της ανάπτυξης των Σ.Ε μας οδηγούν σε τιμές του Oi της τάξης ΙΟ" 9 στους 1100°C (Mizuo 1982, Mizuo 1983, Taniguchi 1983, Scheid 1986). Για να εξηγήσουν αυτές τις διαφορές, οι Griffin et al (1987) των ενδοπλεγματικών ατόμων σε λεπτές μεμ βράνες.…”