續(xù)表面鈍化ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-30 05:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 能帶彎曲，在 P型半導體表面形成耗盡層或反型層 ,在 N型半導體表面形成積累層，而且界面態(tài)還是載流子的產(chǎn)生 復合中心。這些電荷嚴重影響器件的性能，包括 MOS器件的閾值電壓、跨導、溝道電導；雙極器件中的反向漏電流、擊穿電壓、電流放大系數(shù) ?、 1/f 噪聲等特性。 要消除 SiSiO2系統(tǒng)中的電荷及器件表面沾污對器件的影響，一是采用表面多次鈍化工藝，二是采用保護環(huán)和等位環(huán)等措施來減小其影響。 晶體管的保護環(huán)和等位環(huán) 式中， 是單位面積的氧化層電容， d是氧化層厚度，Cox與柵壓 V無關。 CD 是單位面積的半導體勢壘電容。對于確定的襯底摻雜濃度和氧化層厚度， CD 是表面勢 ?s（ 也是柵壓 V） 的函數(shù)。因此總電容 C也是 ?s 的函數(shù)。 Dox CCC111 ??dCoxox?? 0?四 、 SiSiO2結構性質的測試分析 MOS CV特性與 SiSiO2結構性質的關系 理想 MOS結構假定： 1） SiO2中不存在電荷與界面陷阱； 2） 金屬半導體功函數(shù)差為零 。 這種 MOS電容為氧化層電容 Cox 和半導體勢壘電容 CD 的串聯(lián) 。 單位面積的 MOS電容 C為： （ 1） 當 V 0時 ， 硅表面附近的能帶上彎 ， 表面空穴積累 ， 在V 0時 ， C = Cox ； （ 2） 當 V = 0時 ， ?S = 0， 能帶平直 ， C = CFB（ 平帶電容 ） ； （ 3） 當 V 0時 ， 能帶下彎 ， 表面空穴耗盡 ， 勢壘電容隨柵壓增加而下降 ， 因而總電容 C也隨 V下降 。 W是耗盡層寬度 ， 其與表面勢的關系為： 。 當 V增加到使 ?S ? ?B（ 費米勢 ） ， 半導體表面反型 ， 電容隨偏壓的變化開始分散： （ a） 當信號頻率足夠低時 ， 空間電荷區(qū)少子的產(chǎn)生跟得上信號變化 ， 對電容有貢獻 。 MOS電容經(jīng)過最小值后隨柵壓而增加 ，在 V 0時 ， C = Cox， 如圖中低頻曲線 （ a） 。 （ b） 當信號頻率很高時，少子來不及產(chǎn)生，對電容沒有貢獻，耗盡層繼續(xù)隨 V變寬，直到 ?S ? 2?B， 表面強反型。反型電荷對外電場的屏蔽作用使耗盡區(qū)達到最大值 Wm不再變寬， MOS電容達到最小值。 ? ?SiAS WqN ?? 22? 金屬功函數(shù)、氧化硅中電荷對 CV特性的影響 167。 主要的鈍化方法 一 、 集成電路鈍化的一般步驟 典型集成電路制造過程中至少包含三個鈍化工序步驟： 襯底氧化層 （ 特別是 MOS集成電路中的柵氧化層 ） 生長過程中的鈍化 。 通常采用含氯氧化 ， 或 HCl 處理氧化石英管 。 襯底和金屬化層之間或多層金屬化層之間絕緣隔離氧化層的鈍化工藝 。 通常采用磷硅玻璃鈍化工藝 ， 為降低回流溫度 ， 有時采用硼磷硅玻璃鈍化 。 芯片的最終鈍化層 。 常采用 SiO2+Si3N4(或 Al2O3) 或磷硅玻璃。其中， SiO2 主要用作為 Si3N4 應力緩解層。 二 、 含氯氧化 鈍化可動離子 （ 1） 鈍化效果與氯含量及氧化條件有關 （ a） HCl/O2 濃度比達到 3~4%時 ， 可使 Na+幾乎完全鈍化； （ b） 氧化溫度低于 1050℃ 時 ， 含氯氧化對可動離子的鈍化 、收集作用消失； （ c） 含氯氧化對可動離子的鈍化作用僅在干氧氧化中存在，濕氧氧化中不存在。 222212 ClOHOH C l ??? （ 2） 鈍化 Na+的機理 （ a） 高溫過程中氯進入 SiO2， 在 Si/SiO2界面處與三價硅和過剩硅離子結合 ， 以氯 硅 氧復合體結構形式存在 。 （ b） 當 Na+運動到 Si/SiO2界面時 ， 氯 硅 氧復合體中的 Cl與 Na+之間較強的庫侖力將 Na+束縛在
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