Bu anlayış için tek bir anahtar aracı, reaksiyon oranlarının çeşitli faktörlere nasıl bağlı olduğunu tanımlamak, doğrulayıcı modeller için gerekli olan davranışı anlamak ve mikrofabrikasyonda kullanılan süreçleri anlamak, heterojen kediiz ve materyal sentezleri yapmak. Bu anlayış için bir temel araç, iki boyutlu yarı iletkenler gibi, bu matematiksel modeller, kesin kitik modeller, dinamik yüzeysel analizlere göre daha kritik olan yasaları araştırmak ve deneysel ölçümler ile ilgili olarak daha kritik olan yasaları araştırmak için gerekli olan temel ilkelere bağlıdır.

Kimyasal Oran Yasalarının Temelleri

Kodlar, tepki verenlerin konsantrasyonuna kimyasal bir tepki hızıyla ilgili matematiksel ifadelerdir - ve bazen sıcaklık, baskı veya yüzey kapsamı gibi ek değişkenlere bağlıdır. homojen reaksiyonlarda, oran yasası genellikle her tepkiye saygı gösteren güçlerin bir ürünü olarak ifade edilir. basit bir reaksiyon için A → B, diferansiyel oran yasası:

[A]/d) = [A]n)

[FONT:0]k [DÜDÜDÜDÜSÜŞÜNCÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ

[0]k = A exp (-Ea/RT)).

İşte, A[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ

Heterojen sistemlerde - sağlam bir yüzey ve bir gaz veya sıvı arasındaki arayüzde hangi tepkiler meydana gelir - konsantrasyon kavramı, birim zamanında yüzey konsantrasyonları veya kapsamını içerecek şekilde genişletilmelidir.Bu, Langmuir-Hinshelwood ve Eley-Rideal kinetics gibi karmaşıklıkları ortaya koyar, bu temel ilkeler aynı kalır: oran birim zaman başına reaktif karşılaşmaların sayısı ile orantılıdır, ancak bir yüzeydeki moleküler çevre rekabetçi adsorpsiyonlar, site bloke etmek ve daha sonra etkileşimlerin kesiştiği gibi karmaşıklıkları içerir.

Yarı iletken Yüzey Rezorları Için Yasaları

Yarı iletken yüzeylerde, reaksiyonlar genellikle tepki verenlerin, silikonun yüzeyindeki difüzyonu ve ürünlerin dehidrasyonunu içerir.Her adım kendi oran yasasına sahip olabilir ve genel oran genellikle en yavaş adımla sınırlıdır - sıcaklık ve baskıya bağlı olarak, sıcaklık ve baskıya bağlı olarak.

Bağımlıları

Adsorpsiyon en yüzey reaksiyonlarında ilk adımdır. Adsorpsiyon oranı yüzeyi sarstırır ve bir molekülün çarpışmaya bağlı olduğu olasılığın üzerindedir. Basit Langmuir adorpsiyon modeli, adsorbata sitelerinin eşdeğer olduğunu varsayar ve her sitenin çoğu reklamorbatta tutabilir.

[0])[16|D)[0|0|-)

[FONT=0]) [Dönetici:0))) ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ]

[FONT=0)ra = ka P (1 - ⁇ )2).

Uygulamada, eğimli katlar bazı öncüler için çok küçük olabilir, yüksek baskılar veya uzun zaman monokat kapsaması elde etmek için. Sıcaklık ayrıca, yüksek sıcaklıklar olarak, iyonik engellerin azaltılması için yeterli enerji ile moleküllerin kesilmesini artırabilir.

Dehidrasyon Kinetics

Dehidrasyon, adsorbed türlerinin kapsamasına bağlı olan ve kinetiği takip eder. Yarı iletken yüzeylerden gelen çoğu, türlerin moleküler olarak (örneğin, Si'den CO) ilk sipariş kinetiğine itaat eder.

[0])) = ka ⁇ [Dönem: 1)

Rekombinatif dehidrasyon için (örneğin, H2) oluşturmak için iki hidrojen atomu, oran kapsamadaki ikinci sıradır:

[0])) = ka ⁇ 2[Dönem: 1)

Dehidrasyon oranı sürekli olarak Arrhenius davranışını takip eder, aktivasyon enerjileri genellikle on ila yüzlerce kJ /mol arasında değişir.Dehidrasyon kinetics sıcaklık programlı dehidrasyon (TPD), örneğin kontrollü bir hızda ısıtılırken, TPD toplarının şekli, desorbing türlerinin şeklini ortaya çıkarır.

Yüzey Reziği Kinetics

Reklamlar veya site, tür yüzeyde diyalektik olabilir ve A ve B'nin reklamverenbed olduğu diğer reklamlarla tepki verebilir, oranı:

[FONT=0)r = k ⁇ a ⁇ B).

A, gaz fazından gelen reklamlar veya B saldırılarıysa (Eley-Rideal), oranı:

[FONT=0)r = k ⁇ a P B).

Bu ifadeler ideal Langmuir davranışı varsayıyor - reklamlarorbatlar ve üniformalı bir yüzey arasındaki etkileşimler. Gerçek yarı iletken yüzeylerde, adımlar, teraslar ve kusurları farklı reaktivite ile siteleri yaratır. Ek olarak, reklamlarorbatlar, diğerini yeniden şekillendirebilir veya çekebilir, kapsamaya bağlı aktivasyon enerjileri.

Sıcaklık Bağımlılığı ve Arrhenius Equation

Sıcaklık, yüzey reaksiyon oranlarına özellikle yarı iletken işlemeye etkiler. Arrhenius denklemi bu etkiyi ölçer ve deneysel verilerden aktivasyon enerjilerini çıkarmak için kullanılır.Bir oran sabit işlem için:0)k), zor durumdaki ln (k) vs. 1/T, eğimli bir sıcaklık artışına neden olabilir -Ea/R. Yüksek aktivasyon enerjisi, CVD ve etching süreçleri için bunu kullanır.

Birçok yüzey reaksiyonlarında, pre-exponential faktörü:0)A), entropik engeller ve reaktif sitelerin yoğunluğu hakkında bilgi içeriyor. Örneğin, büyük bir )Bir [8] mobil geçiş durumu gösterebilir, ancak küçük bir KAYNAKLARI:[DÜye ait bir geometriye göre).

Real-World Applications inometer Technology

Yarı iletken yüzey reaksiyonlarındaki hız yasalarının pratik sonuçları çok büyüktür. Aşağıda kinetik modellemenin doğrudan cihaz üretimi ve performansına etkisi olduğu önemli alanlardır.

Plazma Etching

plazma veching, klor veya florin atomları gibi reaktif türler silikon yüzeyinin SiCl4 veya SiF4 gibi uçucu ürünler oluşturmak için saldırmaktadır.

[0]r = (k1 P Cl2) / (1 + k2 P Cl2)).

Bu saturable form, etching oranlarının yüksek klor baskılarında neden seviyesinin düştüğünü açıklıyor. Ion, plazma veching sırasındaki patlama profilleri daha da reaksiyon ürünlerini kaldırarak ve hasar siteleri yaratarak, ancak temel oran-law framework geçerli.

Kimyasal Vapor Deposition (CVD)

CVD, silikon dioksit, silikon nitrit, metaller ve yüksek-) diyotlar.Repozisyon oranı, presiyon ve adım azaltma içeren karmaşık yüzey kimyası nedeniyle, doğru oranın uygulanması, örneğin, WF6'dan CVD'nin kontrol edilen kalınlıktaki yüksek çözünürlükte kontrol edilen bir oran yasasının belirlenmesine izin verir.Inglish-Def6'da ilk sipariş edilen bir yarı-parçacıklı iyonların belirlenmesine izin verir.

Doping ve Diffüzyon

Yarı iletkenlerin yapılması – boron, fosfor veya arsenic – dopantların ve onarım hasarlarını aktif hale getirmek için yüksek sıcaklık ekileri içerir. Örneğin, silikon ve silikonun konsensüsleri arasındaki diffusivitelerin difüzyonu, yüzeyde, doğrulanmış yüzeydeki reaksiyon oranlarına göre tanımlanabilir.

Yüzey Reaksiyonları için Oran Yasalarının Belirlenmesi

Test yasalarının deneysel olarak reaksiyon koşullarını kesin olarak kontrol etmesi ve yüzey türlerini veya gaz-faze ürünlerini izlemesi gerekir. Birkaç teknik genellikle yarı iletken yüzey biliminde kullanılır.

Sıcaklık-Programmed Dehidrasyon (TPD)

TPD, alpsiyon kinetiği incelemek için klasik bir yöntemdir. Örnek, düşük sıcaklıktaki bilinen miktarda reklam veya sıcaklık ile dozlanır, sonra da tozlu ve aktivasyon enerjisinin toparlanması gibi yöntemleri kullanarak elde edilir.Dehidrasyon oranı:0)-d ⁇ /dT[FLT] ısıtılır.

Yüzey Bilimi Teknikleri

X-ray fotoelectron spektroskopu (XPS), Auger elektron spektroskopi (AES), ve tünel mikroscopy (STM) gibi teknikler, reaksiyonları sırasında yüzey kompozisyonu ve kapsamını ölçmeye olanak sağlar. Zaman tarafından çözülebilir XPS, her iki hızlı oxidasyon ve daha yavaş parabolik büyümenin geri çekilmesini sağlar.

Baskı ve Akış Modulation

Akış reaktörlerinde, tepki veren konsantrasyonda bir adım değişikliğine geçici yanıt, ürün oluşumunun zaman evrimi (örneğin, kitle spektrometrisi kullanarak), araştırmacılar farklı mekanizmaların oran ifadelerini ve ayırt edebilmektedirler. Bu yaklaşım, ALD ve CVD süreçleri değerlendirmekte yaygındır, öncü nabız uzunluklarının yüzey doyumu ölçebilir.

Meydanlar ve Non-Ideal Davranışlar

Gerçek yarı iletken yüzeyler nadiren idealdir. Adımlar, kinks ve nokta kusurları, bağlayıcı sitelerin dağılımını oluşturur, basit oran yasalarının uygulanmasına yol açar. Daha sonra reklamlarorbatlar arasındaki etkileşimler, çoklu temel adımlar ve site dağıtımları ile farklılık gösterir, diferansiyel denklemleri çözerek, altyüzlü difüzyon, yüzey reziği ve reaksiyona dayalı kabarıklıkları büyük ölçüde doğrulayıcı modellerle başa çıkmak için sıklıkla mikrokintik modeller kullanır.

Kayıt ve Gelecek Yolları

Hız yasaları sadece akademik formülasyon değildir - tüm yarı iletken üretim endüstrisine temel oluşturan tahmin araçlarıdır. cihazlar atomik boyutlara yaklaşmaktadır (örneğin, kapı-tüm transistörler, 3D NAND), monokatlı hassaslık ile yüzey reaksiyonlarını kontrol etme yeteneği, hız kesme ve kontrol etme yeteneği, proses mühendislerinin ALD için mükemmel bir öz-limasyonla birlikte, atom tabakaları ve atom tabakaları durdurmak için devre dışı bırakma ve ek olarak modelleme yeteneği, yüksek elektrik özellikleriyle karşılaştırıldığında, yüksek doğrulukla kontrol edebilme yeteneği.

Metal dichalcogenides (MoS2, WS2) ve grafiklerene yeni zorluklar sunuyor. Yüzeyler genellikle plazma preted veya işlevselleşme gibi aktivasyon adımları gerektirir. Bu sistemler için hız yasaları, aktif bir koremi takip eden zayıf fizorpsiyon için hesap vermelidir. ek olarak, yüksek-) HfO2 gibi dielektrikler, HfO2 görüntüleme ve oksijen temizleme dinamikleri gösterir.

İleriye bakıldığında, ilk kayıt dışı yoğunluk fonksiyonel teori (DFT) deneysel kinetics ile yüzey reaksiyonlarını daha derin bir şekilde ifade eder. DFT, ALD için aktivasyon enerjilerini ve reaksiyon yollarını önceden tahmin etmek için hız yasalarına yapıştırılabilir ve bu yaklaşım, bazen doğrulayıcı davranışı tahmin etmek için hıza bağlanır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Yarı iletken yüzey reaksiyonlarındaki hız yasalarının uygulanması, bu süreçleri anlamak ve kontrol etmek için güçlü bir çerçeve sağlar.Süresel ve etching kimyagerlerden, hız yasalarının kılavuzluklarına karşı itilmesi için sayısal bir dil sunar.Relamentasyonlama, kapsama bağımlılığı ve sıcaklık aktivasyon ilkelerine hakim olarak, ve mühendisler yenileri optimize edebilir.In yarı iletken endüstri, atomik boyuttaki hassaslığa doğru itmeye devam ettikçe, yüzey reaksiyonlarındaki hız reaksiyonlarının rolü sadece önemli ölçüde büyüyecektir.