sio2sic界面过渡区及其等离子体钝化工艺研究.pdf

博士学位论文 s i 0 2 s i c 界面过渡区及其等离子体钝化工艺 研究 s i 0 2 s i ci n t e r f a c et r a n s i t i o nr e g i o na n d p l a s m ap a s s i v a t i o n p r o c e s s e s 学 10 9 0 9 0 4 2 完成日期：2 q ! 曼生12 旦 大连理工大学 d a l i a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y 论文作者签名： 指导教师签名： 论文评阅人1 ：捡查猛 评阅人2 ： 评阅人3 ： 评阅人4 ： 评阅人5 ： 答辩委员会主席：益锰芝 委员1 ：熏趄垒 委员2 ：虱堡生 委员3 ：至幽 委员4 ：逸睦垦 s i o ，s i ci n t e r f a c et r a n s i t i o nr e g i o na n dp l a s m a 一m _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ i i - p a s s i v a t i o np r o c e s s e s a u t h o r ss i g n a s u p e r v i s o r ss i r e v i e w e r s ： e x a m i n i n gc o m m i t t e ec h a i r p e r s o n ： e x a m i n i n gc o m m i t t e em e m b e r s ： d a t eo fo r a ld e f e n c e ： 刃胁f 2 、易 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目： s i q 墨i 堡昼遁过渡匡丛基笠直至签鱼丝三艺盟窥 作者签名：牢亟鸳 日期：盟年上月日 大连理工大学博士学位论文 摘要 s i c 半导体具有禁带宽度大、临界击穿电场高、热导率高、载流子饱和漂移速度高 等优异特性，在高温、高频、大功率器件领域具有极大应用潜力。同时，s i c 是唯一一 种可以热氧化形成s i 0 2 膜的宽带隙化合物半导体，这一特点使s i cm o s f e t 可以在成 熟的硅工艺上实现。s i cm o s f e t 是一类重要的功率器件，也是构成s i ci g b t 的重要 组成部分。然而，实际制作的s i cm o s f e t 器件存在沟道迁移率低的问题，其主要原因 是s i 0 2 s i c 界面态密度( d f ，) 过高。因此，明确s i 0 2 s i c 界面态起源、降低s i 0 2 s i c 界面 态密度是s i cm o s f e t 器件研究领域的关键问题。 本论文利用x 射线光电子能谱( x p s ) 技术和对深度结构敏感的变角x p s ( a d x p s ) 技术，结合电子衰减理论和半经验分子动力学分析了热氧化s i 0 2 s i c 界面过渡区的组成 及结构；基于电子回旋共振( e c r ) 微波等离子体系统，开发了s i 0 2 s i c 界面的n 等离子 体和n h 混合等离子体钝化新工艺，并对其钝化效果和微观机理进行了深入分析；研究 了湿氧二次氧化退火( w e t r o a ) t 艺对n 型s i cm o s 电容浅界面态的钝化效果及微观机 理。主要研究内容及结果如下： ( 1 ) s i 0 2 s i c 界面过渡区组成及结构研究。利用x p s 和a d x p s 技术分析了热氧化 s i 0 2 s i c 界面过渡区的组成及结构，建立了该过渡区的结构模型，并采用电子衰减理论 和半经验分子动力学对建立的结构模型进行计算及验证。x p s 分析结果表明，热氧化 s i 0 2 s i c 界面过渡区中同时存在s i o c 3 、s i 0 2 c 2 、s i 0 3 c 三种s i c 的不完全氧化产物。 a d x p s 分析结果表明，三种过渡区成分在s i 0 2 s i c 界面处有不同的深度分布，可以用 一个简化的非突变四层结构模型对其进行描述。电子衰减理论计算和半经验分子动力学 模拟从理论角度验证了该结构模型的合理性。这一研究结果揭开了热氧化s i 0 2 s i c 界面 过渡区的组成及结构难题，推进了人们对s i 0 2 s i c 界面态起源的认识，为有针对性地进 行界面钝化实验奠定基础。 ( 2 ) e c r 微波n 等离子体退火工艺的钝化效果及微观机理研究。针对热氧化s i 0 2 s i c 界面，提出了e c r 微波n 等离子体氧化后退火工艺，借助电流电压 、电容电压 ( c n 、二次离子质谱( s i m s ) 并l lx p s 测试技术分析了该工艺对s i 0 2 s i c 界面电学特性的 改善效果及微观机理。i - v , nc v 测试结果表明，该工艺可以在保证s i 0 2 膜绝缘特性的 同时，降低整个s i c 禁带上半部分的d ，os i m s 和x p s 分析结果表明，该工艺改善 s i 0 2 s i c 界面电学特性的主要原因是引入的n 可以将部分s i o 。c ，和碳团簇缺陷转变成 深能级的s i - n 和c o n 键，进而降低s i o 。c 。和碳团簇界面缺陷的含量。该研究提供了一 种有效的s i 0 2 s i c 界面n 等离子体钝化新工艺，避免了传统n o n 2 0 工艺引入氧、传 s i o j s i c 界面过渡区及其等离子体钝化工艺研究 统n 等离子体工艺劣化氧化膜绝缘特性的问题，同时明确了氮钝化工艺的微观机理，建 立了氮钝化工艺、界面电学特性、界面缺陷三者之间的关系，为进一步探索更有效的 s i 0 2 s i c 界面钝化工艺，改善s i cm o s f e t 器件性能提供参考。 ( 3 ) e c r 微波n h 混合等离子体退火工艺的钝化效果及微观机理研究。针对热氧化 s i 0 2 s i c 界面，提出了e c r 微波n h 混合等离子体氧化后退火工艺，利用 y 、c - v 和 s i m s 测试技术分析了该工艺对s i 0 2 s i c 界面电学特性的改善效果及微观机理。二y 和 c - v 测试结果表明，该工艺不仅可以保证氧化膜的绝缘特性，还可以实现n 、h 钝化作 用的结合，显著降低整个s i c 禁带上半部分的d 加n 对浅能级d 打的消减效果较明显， 而h 则对深能级d f ，的消减效果较明显。s i m s 测试结果表明，该工艺可以在s i 0 2 s i c 界面同时引入n 和h 。n 和h 对d ，的改善效果不同很可能是因为n 主要与浅能级的 s i o 、c 。和碳团簇缺陷反应生成深能级的s i n 和c n 键，而h 则主要与已经被n 钝化的 界面缺陷和深能级c 悬挂键反应。该研究提供了一种可以有效结合n 、h 钝化作用的 s i 0 2 s i c 界面n h 混合等离子体钝化新工艺，实现了d 打的显著降低，同时明确了n 、 h 各自的钝化作用及作用机理，有利于进一步提高s i cm o s f e t 器件性能。 ( 4 ) w e t r o a 工艺对n 型s i cm o s 电容浅界面态的钝化效果及微观机理研究。结合 变温c - y 测试技术和x p s 分析方法研究了w e t r o a 工艺对n 型s i cm o s 电容浅界面态 的钝化效果及微观机理。变温c - v 特性分析结果表明，w e t r o a 工艺可以有效降低n 型s i cm o s 电容的浅能级d f ，降低幅度约为6 0 。x p s 分析结果表明，w e t r o a 工艺 降低浅能级d ，的主要原因是引入的氧可以与s i o 。c 。缺陷发生反应，释放界面处的部分 c ，使各种s i o x c v 向较高氧化态转变，进而降低s i o 。c v 界面缺陷含量。该研究澄清了 w e t r o a 工艺对n 型s i cm o s 电容浅界面态的钝化作用及微观机理，建立了w e t r o a 工艺、界面电学特性、界面缺陷三者之间的关系，为探索更有效的s i 0 2 s i c 界面钝化工 艺奠定基础。 关键词：碳化硅；s i 0 2 s i c 界面缺陷；界面过渡区；钝化工艺；电子回旋共振微波 等离子体 大连理工大学博士学位论文 s i 0 2 s i ci n t e r f a c et r a n s i t i o nr e g i o na n dp l a s m ap a s s i v a t i o np r o c e s s e s a b s t r a c t s i l i c o nc a r b i d e ( s i c ) i sa p r o m i s i n gs e m i c o n d u c t o rf o rh i g h t e m p e r a t u r e ，h i g h - f r e q u e n c y ， a n dh i g h - p o w e re l e c t r o n i cd e v i c e sd u et oi t sw i d eb a n d - g a p ，h i g hb r e a k d o w nf i e l d ，h i g h t h e r m a lc o n d u c t i v i t y ，a n dh i g hc a r t i e rs a t u r a t i o nv e l o c i t y i na d d i t i o n ，s i ci sau n i q u e c o m p o u n ds e m i c o n d u c t o rw h i c h c a nb et h e r m a l l yo x i d i z e dt of o r ms i 0 2 t h i sa t t r i b u t ee n a b l e s t h ef a b r i c a t i o no fs i cm o s f e tb yc o n v e n t i o n a ls it e c h n o l o g y s i cm o s f e ti sa ni m p o r t a n t c a n d i d a t ef o rp o w e rd e v i c ea n da ne s s e n t i a lc o m p o n e n to fs i ci g b t h o w e v e r ，s i c m o s f e tp r e s e n t se x t r e m e l yl o wi n v e r s i o nc h a n n e lm o b i l i t yd u et ot h eh i g hd e n s i t yo f i n t e r f a c et r a p s ( d f f ) a ts i o d s i ci n t e r f a c e t h eo r i g i no fi n t e r f a c et r a p sa n dt h ep a s s i v a t i o n p r o c e s sa r et w ot o p i c so fc o n s i d e r a b l ei n t e r e s t i nt h i sw o r k ，t h ec o m p o s i t i o na n ds t r u c t u r eo fs i 0 2 s i ci n t e r f a c et r a n s i t i o nr e g i o nw e r e i n v e s t i g a t e db yx - r a yp h o t o e l e c t r o ns p e c t r o s c o p y ( x p s ) ，a n g l e - d e p e n d e n tx p s ( a d x p s ) ， e l e c t r o nd a m p i n gt h e o r y ，a n ds e m i e m p i r i c a lm o l e c u l a rd y n a m i c s np l a s m aa n dn hm i x e d p l a s m ap a s s i v a t i o np r o c e s s e sw e r ee x p l o r e db a s e do ne l e c t r o nc y c l o t r o nr e s o n a n c e ( e c r ) m i c r o w a v ep l a s m as y s t e m t h ee f f e c t so ft h e s ep r o c e s s e so nt h es i 0 2 s i ci n t e r f a c ep r o p e r t i e s a n dt h em e c h a n i s m si n v o l v e dw e r ee x a m i n e d i na d d i t i o n ，t h ee f f e c t so fw e t r e o x i d a t i o n a n n e a l i n g ( w e t - r o a ) o nt h es h a l l o wi n t e r f a c et r a p so fn - t y p es i cm o sc a p a c i t o ra n dt h e m e c h a n i s mi n v o l v e dw e r ea l s os t u d i e d t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t sa n dr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ec o m p o s i t i o na n ds t r u c t u r eo ft h es i 0 2 s i ci n t e r f a c et r a n s i t i o nr e g i o n t h e c o m p o s i t i o na n ds t r u c t u r eo fs i 0 2 s i ci n t e r f a c et r a n s i t i o nr e g i o nw e r es t u d i e db yx p sa n d a d x p s t e c h n i q u e s ，a n das t r u c t u r em o d e lo ft h ei n t e r f a c et r a n s i t i o nr e g i o nw a sp r o p o s e d e l e c t r o nd a m p i n gt h e o r ya n ds e m i e m p i r i c a lm o l e c u l a rd y n a m i c ss i m u l a t i o nw e r eu s e dt o v e r i f yt h es t r u c t u r em o d e l x p sa n a l y s e ss h o wt h a ts i o c 3 ，s i 0 2 c 2 ，a n ds i 0 3 cc o e x i s ti nt h e s i 0 2 s i ci n t e r f a c et r a n s i t i o nr e g i o n a d x p sa n l y s e si n d i c a t et h a ts i o c 3 ，s 1 0 2 c 2 ，a n ds i 0 3 c h a v ed i f f e r e n td e p t hd i s t r i b u t i o n s ，a n dc o u l db ed e s c r i b e db yan o n a b r u p ts t r u c t u r em o d e l t h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o na n ds i m u l a t i o nc o n f i r mt h ep r o p o s e ds t r u c t u r em o d e l t h i sw o r ki s h e l p f u lf o rf u r t h e ru n d e r s t a n d i n gt h eo r i g i no fs i 0 2 s i ci n t e r f a c et r a p sa n de x p l o r i n gs o m e e f f e c t i v ei n t e r f a c ep a s s i v a t i o np r o c e s s e st oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo fs i cm o s f e t ( 2 ) t h ee f f e c t sa n dm e c h a n i s mo fe c rm i c r o w a v enp l a s m aa n n e a l i n gp r o c e s s e c r m i c r o w a v en p l a s m aa n n e a l i n gp r o c e s sw a sp r o p o s e df o rt h es i 0 2 s i ci n t e r f a c e i t se f f e c t s o nt h es i 0 2 s i ci n t e r f a c ep r o p e r t i e sa n dt h em e c h a n i s mi n v o l v e dw e r es t u d i e db yc u r r e n t v o l t a g e ( i - 功，c a p a c i t a n c e - v o l t a g e ( c 一功，s e c o n d a r yi o nm a s ss p e c t r o m e t e r ( s i m s ) ，a n dx p s m e a s u r e m e n t s 厶ya n dc va n a l y s e si n d i c a t et h a tt h i sp r o c e s sc o u l dr e d u c et h ed f ，i nt h e s i 0 2 s i c 界面过渡区及其等离子体钝化工艺研究 e n t i r eu p p e rh a l fo fs i cb a n d - g a pw i t h o u td e g r a d i n gt h eo x i d ei n s u l a t i n gp r o p e r t i e s s i m s a n dx p sa n a l y s e ss h o wt h a tt h er e a s o no ft h i sp r o c e s sr e d u c i n gt h ed i ri st h a tt h ei n c o r p o r a t e d nc o u l dt r a n s f o r ms o m es i o x c va n dc a r b o nc l u s t e r si n t od e e p 1 e v e ls i na n dc nb o n d s t h i s w o r kn o to n l yp r o v i d e sa ne f f e c t i v es i 0 2 s i ci n t e r f a c ep a s s i v a t i o np r o c e s s ，w h i c hc o u l d a v o i d t h ei n t r o d u c t i o no fo x y g e na n dt h ed e g r a d a t i o no fo x i d eq u a l i t y b u ta l s oi l l u s t r a t e st h e m e c h a n i s mo fn p l a s m ar e d u c i n gd i 卜t h i sr e s u l t i s h e l p f u lf o re x p l o r i n gm o r ee f f e c t i v e i n t e r f a c ep a s s i v a t i o np r o c e s s e st oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo fs i cm o s f e t ( 3 ) t h ee f f e c t sa n dm e c h a n i s mo fe c rm i c r o w a v en hm i x e dp l a s m aa n n e a l i n gp r o c e s s e c rm i c r o w a v en hm i x e dp l a s m aa n n e a l i n gp r o c e s sw a sp r o p o s e df o rt h es i o j s i c i n t e r f a c e i t se f f e c t so nt h es i 0 2 s i ci n t e r f a c ep r o p e r t i e sa n dt h em e c h a n i s mi n v o l v e dw e r e i n v e s t i g a t e db y - kc - ka n ds i m sm e a s u r e m e n t s i - va n dc - va n a l y s e ss h o wt h a t t h i s p r o c e s sc o u l dn o to n l yg u a r a n t e et h eo x i d eq u a l i t y ，b u ta l s os i g n i f i c a n t l yr e d u c et h ed i ，i nt h e e n t i r eu p p e rh a l fo fs i cb a n d g a pb yc o m b i n i n gt h ep o s i t i v er o l e so fna n dh na n dha r e m o r ee f f e c t i v ei n p a s s i v a t i n gt h es h a l l o wa n dd e e pi n t e r f a c et r a p s ，r e s p e c t i v e l y s i m s m e a s u r e m e n t si n d i c a t et h a tna n dha r eb o t hi n c o r p o r a t e da n dc o n c e n t r a t e da tt h es i 0 2 s i c i n t e r f a c e t h er e a s o no fna n dh h a v i n gd i f f e r e n tr o l e si nr e d u c i n gt h ed i ，i st h a tn i sm o r e i n c l i n e dt or e a c tw i t hs h a l l o w - l e v e ls i o x c ya n dc a r b o nc l u s t e r st of o r ms i - na n dc - nb o n d s ， w h i l ehi sm o r ei n c l i n e dt or e a c tw i t ht h en i t r i d e dt r a p sa n dd e e p - l e v e lc a r b o nd a n g ! i n gb o n d s t h i sw o r kp r o v i d e san e w p r o c e s sw h i c hc o u l dm a k en a n dhp l a yr o l e si np a s s i v a t i n gt h e s i 0 2 s i ci n t e r f a c et r a p ss i m u l a t a n e o u s l y ，a n di sh e l p f u lf o rf u r t h e ri m p r o v i n gt h e p e r f o r m a n c eo fs i cm o s f e t ( 4 ) t h ee f f e c t sa n dm e c h a n i s mo fw e t r o ao ns h a l l o wi n t e r f a c et r a p so fn - t y p es i c m o sc a p a c i t o r t h ee f f e c t so fw e t - r o ao ns h a l l o wi n t e r f a c et r a p so fn t y p e4 h - s i cm o s c a p a c i t o r s a n dt h em e c h a n i s mi n v o l v e dw e r es t u d i e d b yt e m p e r a t u r e - d e p e n d e n tc - v m e a s u r e m e n t sa n dx p s t e c h n i q u e c vm e a s u r e m e n t ss h o wt h a tw e t r o ac o u l dr e d u c et h e s h a l l o w - l e v e ld t ，o fn t y p e4 h - s i cm o sc a p a c i t o r sb ym o r et h a n6 0 x p sa n a l y s e si n d i c a t e t h a tt h er e d u c t i o ni ns h a l l o w 1 e v e l d f ，c o u l db ea t t r i b u t e d t ot h er e a c t i o nb e t w e e nt h e i n t r o d u c e do x y g e na n ds i o x c ys p e c i e s t h i sr e a c t i o nc o u l dr e s u l ti ncr e l e a s ef r o mt h e s i 0 2 s i ci n t e r f a c ea n ds i o x c yt r a n s f o r m a t i o ni n t oh i g h e ro x i d a t i o ns t a t e s ，t h u sr e d u c i n gt h e c o n t e n to fs i o x c y t h i sw o r kc l a r i f i e st h ee f f e c t so fw e t - r o ao ns h a l l o wi n t e r f a c et r a p s ，a n d i l l u s t r a t e st h ei n t e r r e l a t i o n sa m o n gw e t - r o ap r o c e s s ，s i 0 2 s i ci n t e r f a c ep r o p e r t i e s ，a n d s i o j s i ci n t e r f a c et r a p s t h i sr e s u l ti sh e l p f u lf o re x p l o r i n gn e ws i 0 2 s i ci n t e r f a c e p a s s i v a t i o np r o c e s s e s k e yw o r d s ：s i l i c o nc a r b i d e ；s i 0 2 s i ci n t e r f a c et r a p ；i n t e r f a c et r a n s i t i o nr e g i o n ； p a s s i v a t i o np r o c e s s ；e l e c t r o nc y c l o t r o nr e s o n a n c em i c r o w a v ep l a s m a j v 大连理工大学博士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 图表目录i x 主要符号表x i i 1 绪j 沧1 1 1 研究背景l 1 2 s i 0 2 s i c 界面缺陷及钝化工艺的研究现状7 1 3 研究思想及研究内容1 6 2 s i 0 2 s i c 界面过渡区组成及结构研究1 8 2 1引言18 2 2 s i 0 2 s i c 界面制作及测试1 9 2 2 1 s i 0 2 s i c 界面制作工艺1 9 2 2 2 s i 0 2 s i c 界面测试方法一2 2 2 3 s i 0 2 s i c 界面过渡区组成的x p s 分析2 5 2 4 s i 0 2 s i c 界面过渡区结构的a d x p s 分析3 l 2 5 s i 0 2 s i c 界面过渡区结构模型的理论计算及验证3 9 2 6 本章小结4 7 3 s i 0 2 s i c 界面氮等离子体钝化研究4 8 3 1引言4 8 3 2 氮等离子体钝化s i 0 2 s i c 界面工艺及测试4 9 3 2 1 氮等离子体钝化s i 0 2 s i c 界面工艺4 9 3 2 2 氮等离子体钝化s i o f l s i c 界面测试方法5 3 3 3 氮等离子体钝化s i cm o s 电容的电学特性6 2 3 3 1 栅氧化膜绝缘特性6 2 3 3 2 s i 0 2 s i c 界面电学特性一6 3 3 3 3 s i 0 2 s i c 界面电学特性的改善效果7 0 3 4 氮等离子体钝化s i 0 2 s i c 界面的组成及结构7 4 3 5 氮等离子体改善s i 0 2 s i c 界面电学特性的微观机理8 0 3 6 本章小结：一8 0 4 s i 0 2 s i c 界面氮氢混合等离子体钝化研究8 2 s i o j s i c 界面过渡区及其等离子体钝化工艺研究 4 1 引言8 2 4 2 氮氢混合等离子体钝化s i 0 2 s i c 界面工艺及测试8 3 4 2 1 氮氢混合等离子体钝化s i 0 2 s i c 界面工艺8 3 4 2 2 氮氢混合等离子体钝化s i 0 2 s i c 界面测试方法8 4 4 3 氮氢混合等离子体钝化s i cm o s 电容的电学特性8 5 4 3 1 栅氧化膜绝缘特性8 5 4 3 2 s i 0 2 s i c 界面电学特性一8 5 4 3 3 s i 0 2 s i c 界面电学特性的改善效果8 8 4 4 氮氢混合等离子体钝化工艺中氮和氢各自的作用8 9 4 5 氮氢混合等离子体钝化s i 0 2 s i c 界面的组成及结构9 0 4 6 氮氢混合等离子体改善s i 0 2 s i c 界面电学特性的微观机理9 2 4 7 本章小结9 2 5 s i 0 2 s i c 界面湿氧二次氧化退火研究9 4 5 1 引言9 4 5 2 湿氧二次氧化退火s i 0 2 s i c 界面工艺及测试9 4 5 2 1 湿氧二次氧化退火s i 0 2 s i c 界面工艺9 4 5 2 2 湿氧二次氧化退火s i 0 2 s i c 界面测试方法9 6 5 3 湿氧二次氧化退火s i cm o s 电容的电学特性9 6 5 3 1 栅氧化膜绝缘特性9 6 5 3 2 s i 0 2 s i c 界面电学特性一9 7 5 3 3 s i 0 2 s i c 界面电学特性的改善效果一9 8 5 4 湿氧二次氧化退火s i 0 2 s i c 界面的组成及结构9 9 5 5 湿氧二次氧化退火改善s i 0 2 s i c 界面电学特性的微观机理一1 0 1 5 6 本章小结1 0 1 6 结论与展望10 2 6 1 结j 沧1 0 2 6 2 创新点摘要1 0 4 6 3 展望1 0 4 参考文献一1 0 5 攻读博士学位期间科研项目及科研成果1 1 4 致谢11 6 作者简介117 大连理工大学学位论文版权使用授权书118 v i 大连理工大学博士学位论文 t a b l e0 fc0 n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t ( e n g l i s h ) i i i l i s to f f i g u r e sa n dt a b l e s i x s y m b o lt a b l e x i i 1i n t r o d u c t i o n 1 1 1r e s e a r c hb a c k g r o u n d 。，。1 1 2l i t e r a t u r er e v i e wo fs i 0 ，s i ci n t e r f a c et r a p sa n dp r o c e s s e s 7 1 3r e s e a r c hc o n t e n ta n da p p r o a c h 1 6 2s i 0 2 s i ci n t e r f a c et r a n s i t i o nr e g i o nc o m p o s i t i o na n ds t r u c t u r e 18 2 1i n t r o d u c t i o n 1 8 2 2s i 0 ，s i ci n t e r f a c ef a b r i c a t i o na n dm e a s u r e m e n t 1 9 2 2 1s i o ，s i ci n t e r f a c ef a b r i c a t i o np r o c e s s e s 1 9 2 2 2s i 0 7 s i ci n t e r f a c em e a s u r e m e n t s 2 2 2 3 s i o j s i ci n t e r f a c et r a n s i t i o nr e g i o nc o m p o s i t i o na n a l y s i sb yx p s 2 5 2 4 s i 0 2 s i ci n t e r f a c et r a n s i t i o nr e g i o ns t r u c t u r ea n a l y s i sb ya d x p s 3 1 2 5t h e o r e t i c a lv e r i f i c a t i o no fi n t e r f a c et r a n s i t i o nr e g i o nm o d e l 39 2 6 c h a p t e rs u m m a r y 4 7 3np l a s m ap a s s i v a t i o np r o c e s so fs i 0 2 s i ci n t e r f a c e 4 8 ：；1i n t r o d u c t i o n 4 8 3 2np l a s m ap a