氧化over次作業(yè)ppt課件-資料下載頁
2025-05-01 03:57本頁面
【正文】 子器件可靠性 》 ，西電出版社） ? SiO2內(nèi)和 SiSiO2界面處，存在四種界面電荷 ① 可動離子電荷 ： Qm(C/cm2),正電荷，如 Na+、 K+； ② 氧化層固定電荷 ： Qf(C/cm2)，正電荷，如 Si+、荷正電的氧空位； ③ 界面陷阱電荷 ： Qit(C/cm2)，正或負電荷，如 Si的懸掛鍵； ④ 氧化層陷阱電荷 ： Qot(C/cm2),正或負電荷。 ? 界面電荷的危害： 在 Si表面感應(yīng)出極性相反的電荷， 影響 MOS器件的理想特性，造成成品率和可靠性的下降。 四種界面電荷 ? 懸掛鍵 ? 界面電荷 可動離子電荷 Qm ? 主要來源：大量存在于環(huán)境中的 Na+ 。 ? Na+的分布：遍布整個 SiO2層。 ? Na+的特性： ① 其 DSiO2很大（ D0=,而 P的 D0=， B的 D0= cm2/s ）； ② 在電場作用下，有顯著的漂移（遷移率與成 D正比）。 SiSiO2界面特性 可動離子電荷 Qm ? Na+對器件性能的影響： ①引起 MOS管 VT的漂移： VT = （ Qf+Qm+Qot)/C0+φ ms, C0SiO2層電容， φ ms 金 半接觸電位差； ②引起 MOS管柵極的局部低擊穿：由 Na+在 SiSiO2界面分布不均勻引起局部電場的加強所致； ③降低了 PN結(jié)的擊穿電壓：由 Na+ 在 SiSiO2界面的堆積使 P溝道表面反型，形成溝道漏電所致； SiSiO2界面特性 界面陷阱電荷（界面態(tài)） Qit ? 來源： SiSiO2界面缺陷、金屬雜質(zhì)及輻射 ? 能量： 在 Si的禁帶中 ； ①高于禁帶中心能級， 具有受主特性； ②低于禁帶中心能級， 具有施主特性； ? 界面態(tài)密度 Dit：單位能量 的界面陷阱密度。 （ /cm2eV）（圖 ） SiSiO2界面特性 ? 解釋 Qit的三種物理機理（模型） ① 少量 Si懸掛鍵； 在 SiSiO2 過渡區(qū)（ SiOx層 ),未完全氧化的三價 Si。 ② SiO2中的電離雜質(zhì)（荷電中心）俘獲電子或空穴。 ③ 化學(xué)雜質(zhì)，如 Cu、 Fe等。 SiSiO2界面特性 氧化層固定電荷 Qf ? 機理：氧化停止時，在 SiSiO2附近 （ SiOx ）存在大量過剩 Si離子 或氧空位。 ? 特性：通常帶正電； 極性不隨表面勢和時間變化； 電荷密度不隨表面勢變化。 SiSiO2界面特性 ? 能級：在 Si禁帶外，但在 SiO2 禁帶內(nèi)。 ? 對器件的影響：① nMOS的閾值降低， pMOS的閾值增加；②其散射作用減小了溝道載流子的遷移率，影響了跨導(dǎo)。 ? 氧化層陷阱電荷 Qot ? 機理：①懸掛鍵②界面陷阱③氧的懸掛鍵④ 弱的 Si Si鍵⑤ 扭曲的 SiO鍵⑥ SiH鍵⑦ SiOH鍵。 ? 產(chǎn)生方式： ① 電離輻射 ；②熱電子注入。 ? 減少電離輻射陷阱的方法 ①高溫干氧氧化： 1000℃ ； ② 惰性氣氛低溫退火： 150400℃ ； ③ 采用抗輻射的 Al2O Si3N4等鈍化層。 SiSiO2界面特性 第 2次作業(yè)（第 1組交） ? 4. 證明硅熱氧化時，生成厚度為 zox的二氧化硅膜，約需消耗 （二氧化硅的密度為 ；硅的密度為 ）。 ? 5. 某 npn硅晶體管在 1200℃ 下進行基區(qū)氧化，氧化過程為： 15min干氧加 45min濕氧（ TH2O=95 ℃ ）再加 15min干氧，試求所生成的氧化層厚度。 第 3次作業(yè)（第 2組） ? ，分別用干氧、濕氧（ TH2O= 95℃ ）和水汽進行氧化，氧化溫度為 1200 ℃ 。如果它們所要求的氧化層厚度是 50nm，試求 它們各自需要的氧化時間（精確到分）。 ? 硅，現(xiàn)需要在 1200 ℃ 下用干氧再生長 厚的氧化層，問干氧氧化的時間需要多少？
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