【正文】 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Na+ Na+:可動離子 ?? 表面正負離子 + +氧化物陷阱電荷 ? ?: 固定電荷 ? ? :界面陷阱電荷 SiSiO2系統(tǒng)中的電荷 (圖 ) 52 固定氧化物電荷， Qf （ fixed oxide charge） ? 位置：靠近界面氧化層內(nèi) 2～ 3 nm范圍 ? 電荷：正電荷。 ? Qf和生長溫度關(guān)系：溫度升高， Qf下降。 ） 2)可以束縛載流子的界面電離雜質(zhì)（荷電中心） 電荷：能量處于禁帶中，可以和 Si交換電荷，電荷態(tài)依賴于偏壓，可能是正，負或者中性；密度 1091011 cm2eV1 與 Qf為同一來源：高 Qf一定高 Qit。 ?堿金屬離子 （ Na+, K+） 玷污引起 （ 以網(wǎng)絡變性體形式存在 ） 。 ? 一、熱分解淀積 二氧化硅 ? 利用含硅的化合物經(jīng)過熱分解，在硅片表面淀積一層 二氧化硅膜。 ? 烷氧基硅烷 ? 6000C8000C,二氧化硅膜，不如熱氧化生長的致密，再進行致密處理，使其改善。 61 ? 外延法 ? 是利用四氯化硅和二氧化碳及氫氣的混合體，在高溫下通入反應室，在硅片表面淀積一層氧化硅膜。 ? 一、二氧化硅膜的質(zhì)量要求 ? 二氧化硅膜的質(zhì)量，直接關(guān)系到半導體器件及集成電路的性能。 63 二、二氧化硅質(zhì)量檢驗 ? 測量 SiO2膜厚度的方法很多，如果精度要求不高，可以用比色法、腐蝕法等。因此利用干涉色可直接估計氧化膜的厚度。因此不同的人可能作出不同的判斷。 ? 70 ?L i g h t s ou r c e F i l t e r P ol a ri z e rQ u a rt e r w a v e pl a t eS ubs t ra t eF i l m be i ng m e a s ure dD e t e c t orA na l y z e r單色光經(jīng)過起偏器變成偏振光，再經(jīng) 1/4波片變成橢圓偏振光，照射樣品，再經(jīng)過膜的反射、檢偏后，變成單色光進入光電管接受。所謂宏觀缺陷是指用肉眼就可以直接觀察到的缺陷。 74 ? (a)氧化層厚度不均勻 ? 造成氧化層厚度不均勻的主要原因是氧化爐管內(nèi)氧氣或水汽不均勻。 ? ? 75 （ b)氧化斑點 ? 造成氧化層斑點的原因是硅片表面處理的不干凈，殘留一些玷污雜質(zhì)顆粒，在高溫下粘附在二氧化硅層表面，形成局部黑點。 ? 解決方法是嚴格選擇襯底材料，氧化前進行嚴格的清洗。 (b)熱氧化層錯 含氧的氣氛中，由表面和體內(nèi)某些缺陷先構(gòu)成層錯的核，然后再高溫下核運動加劇，形成層錯。預定溫度下柵電壓維持 10～ 30分鐘，確?？蓜与x子都到達 SiSiO2界面。測得 CV曲線③。再次測量 CV曲線②。會造成雜質(zhì)的局部堆積，形成擴散“管道”，造成電極間短路，嚴重影響器件的電學性能。 另外在熱氧化時，爐溫很高，鈉離子擴散系數(shù)很大，鈉離子會穿過石英管壁進入二氧化硅層。 76 (c)氧化層針孔 ? 針孔的產(chǎn)生與氧化方法有關(guān)。這種不均勻現(xiàn)象，不僅影響了二氧化硅的掩蔽功能，也使得絕緣性變差，而且光刻工序也會出現(xiàn)鉆蝕現(xiàn)象。 ? 1）宏觀缺陷： ? 又稱表面缺陷。 71 ? 橢偏法是一種非常精確、非常靈活的測試方法 ? 厚度測量 : – 測量結(jié)果給出周期性的厚度結(jié)果 – 需要知道薄膜的一些性質(zhì) – 多種波長測量 ? 厚度和折射率（ refractive index）： – 可以決定不同材料的厚度及折射率 ? 多層薄膜： – 可以用多波長和多角度來決定多層薄膜的厚度 72 ? 4）高頻 CV測試： ? 利用金屬 氧化物 半導體（ MOS）結(jié)構(gòu)，測量電容 電壓關(guān)系曲線。由光學原理，兩束光的光程差為 入 射光的波長整數(shù)倍時出現(xiàn)加強的亮度 nmx20??n：二氧化硅折射率 ?： 入射光波長 如 ? = nm m：干涉級數(shù) 垂直入射時 : 69 ? 3）橢圓偏振光法 ? 以光的波動性為理論基礎。 65 66 用這種方法估計氧化層厚度比較方便，但當厚度大于 1um時，干涉色變得不明顯，不易辨別。如果精度要求高，還可以用橢圓偏振光法。從宏觀上看，要求表面無斑點、裂紋、白霧及發(fā)花現(xiàn)象以及沒有針孔等缺陷存在。帶負電荷的氧離子到達陽極硅片表面，使硅氧化產(chǎn)生二氧化硅膜。 60 ? 二、其他制備二氧化硅的方法 ? 反應濺射法 ? 借助兩電極間在低氣壓下的氧化氣體放電，使陰極（硅棒）在電離氣體的轟擊下解體，硅原子與氣體分子反應物離開陰極，濺射出來的粒子和氧反應生成二氧化硅膜（靠動能或擴散作用到達陽極硅片表面）。 ? 另外，用這種方法的溫度遠比熱氧化低，又成為 “ 低溫淀積 ” 工藝。 可動離子電荷， Qm（ mobile ionic charge） 56 減少 Qm的具體方法 1)清洗石英管 O2HCl氣體 1150 ?C/2 h 2)采用摻氯氧化，源有 HClO TCE、 TCA等 3)用磷硅玻璃 PSG （ phosphosilicate glass） 4)Si3N4作為最后鈍化層 57 ?位置：位于氧化層中任意地方。 開始位于柵 （ 金屬或多晶硅 ） /SiO2界面 ， 如在正偏或加溫情況 ， Qm將向 Si/SiO2界面移動 。 ? Qf 111:Qf110:Qf 100=3:2:1 ? 重復性好 ?Si電荷態(tài)在器件工作期間不變化。 ? （ 1 ）單位面積里可動離子電荷：如 Na+離子Si表面負電荷（ N型溝道）－－清洗、摻氯氧化工藝－－ PSG－ SiO2 ? （ 2）氧化層固定電荷 過剩的 Si+，存在于離界面 20nm左右的 SiO2一側(cè)。 ? B：在相同溫度下，快速的水汽氧化比慢速的干氧氧化所引起的再分布程度大；溫度升高， Cs/CB（雜質(zhì)在硅表面濃度與硅內(nèi)濃度之比）變大。例如 P， As，Sb雜質(zhì)在硅界面處堆積 D. m1， 并且 雜質(zhì)在