Rev. Phys. Appl. (Paris) 20, 483-491 (1985)
DOI: 10.1051/rphysap:01985002007048300

Détermination des paramètres de distribution des auto-interstitiels silicium en vue de la modélisation 2-D des processus technologiques. Discussion sur la validité physique

E. Scheid et P. Chenevier

Laboratoire de Physique des Composants à Semiconducteurs, UA-CNRS 840, ENSERG, 23, avenue des Martyrs, 38031 Grenoble Cedex, France

Abstract
A simulation of the distribution in volume of the silicon self-interstitials during a thermal oxidation on the backside of a wafer is presented. First, we show that it allows the description of the 2-D impurity distribution in a « LOCOS » structure. The physical assumptions of the model foundations are also given. Our model gives a volume recombination length, L v = 35 μm ± 8 μm and a surface recombination length on SiO 2, Ls = 8 μm ± 2 μm (at 1 100 °C) that are in good agreement with the orders of magnitude deduced from some measurements in 2 dimensions. The fact that the value for the diffusivity D i of the self-interstitials was found to be too weak and that there exists contradictions evocated by some authors leads us to reconsider some hypotheses until now advanced about the effect of the thermal oxidation on silicon.

Résumé
Nous présentons une simulation de la distribution en volume des auto-interstitiels silicium pendant une oxydation thermique en face arrière de plaquette. Nous montrons d'abord qu'elle peut permettre la description de la distribution d'impuretés à 2 dimensions dans une structure « LOCOS ». Nous donnons également les hypothèses physiques qui sont à la base de notre modèle. Ce dernier donne une longueur de recombinaison en volume, Lv = 35 μm ± 8 μm et une longueur de recombinaison en surface sur SiO2 de 8 μm ± 2 μm (à 1 100 °C) qui sont en bon accord avec les ordres de grandeurs déterminés sur des mesures à 2 dimensions. La valeur trop faible trouvée pour la diffusivité D i des auto-interstitiels et les contradictions soulevées par certains auteurs nous amènent ensuite à remettre en cause certaines hypothèses jusqu'à présent admises à propos de l'effet de l'oxydation thermique sur le silicium.

PACS
6170B - Interstitials and vacancies.
6630H - Self diffusion and ionic conduction in solid nonmetals.
8160C - Surface treatment and degradation in semiconductor technology.
2520C - Elemental semiconductors.
2550E - Surface treatment semiconductor technology.

Key words
elemental semiconductors -- interstitials -- oxidation -- self diffusion in solids -- silicon -- Si self interstitials distribution -- LOCOS structure -- semiconductor -- thermal oxidation -- 2 D impurity distribution -- volume recombination length -- surface recombination length -- diffusivity