續(xù)表面鈍化ppt課件-文庫(kù)吧資料
2025-05-09 05:35本頁(yè)面
【正文】 層之間或多層金屬化層之間絕緣隔離氧化層的鈍化工藝 。 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(guò)程中至少包含三個(gè)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(zhǎng)過(guò)程中的鈍化 。反型電荷對(duì)外電場(chǎng)的屏蔽作用使耗盡區(qū)達(dá)到最大值 Wm不再變寬， MOS電容達(dá)到最小值。 MOS電容經(jīng)過(guò)最小值后隨柵壓而增加 ，在 V 0時(shí) ， C = Cox， 如圖中低頻曲線 （ a） 。 W是耗盡層寬度 ， 其與表面勢(shì)的關(guān)系為： 。 這種 MOS電容為氧化層電容 Cox 和半導(dǎo)體勢(shì)壘電容 CD 的串聯(lián) 。因此總電容 C也是 ?s 的函數(shù)。 CD 是單位面積的半導(dǎo)體勢(shì)壘電容。 要消除 SiSiO2系統(tǒng)中的電荷及器件表面沾污對(duì)器件的影響，一是采用表面多次鈍化工藝，二是采用保護(hù)環(huán)和等位環(huán)等措施來(lái)減小其影響。 SiSiO2系統(tǒng)中的正電荷將引起半導(dǎo)體表面的能帶彎曲，在 P型半導(dǎo)體表面形成耗盡層或反型層 ,在 N型半導(dǎo)體表面形成積累層，而且界面態(tài)還是載流子的產(chǎn)生 復(fù)合中心。 （ d） 采用對(duì)輻照不靈敏的鈍化層（如 Al2O Si3N4等）。 （ b） 制備非常純的 SiO2 ， 以消除雜質(zhì)陷阱中心 。 （ 3） 控制氧化物陷阱電荷的方法 （ a） 選擇適當(dāng)?shù)难趸に嚄l件以改善 SiO2結(jié)構(gòu) ， 使 SiOSi鍵不易被打破 。 （ 1） 來(lái)源：電離輻射 （ 電子束蒸發(fā) 、 離子注入 、 濺射等工藝引起 ） 、 熱電子注入或雪崩注入 。 （ c） 采用含氯氧化可降低 Qf 。 （ b） 氧化溫度愈高 ， 氧擴(kuò)散愈快 ， 氧空位愈少；氧化速率愈大時(shí) ， 氧空位愈多 ， 固定電荷面密度愈大 。 （ 2） 影響：因 Qf 是正電荷 ， 將使 P溝 MOS器件的閾值增加 ，N道 MOS器件的閾值降低；減小溝道載流子遷移率 ， 影響 MOS器件的跨導(dǎo)；增大雙極晶體管的噪聲和漏電 ， 影響擊穿特性 。范圍內(nèi) 。 （ c） 采用含氯氧化，可將界面陷阱電荷密度有效控制在?1010/cm2數(shù)量級(jí)。 （ b） 低溫 、 惰性氣體退火：純 H2 或 N2H2 氣體在400~500℃ 退火處理 ， 可使界面陷阱電荷降低 2~3數(shù)量級(jí) 。 （ 2） 影響：界面陷阱電荷影響 MOS器件的閾值電壓 、 減小MOS器件溝道的載流子遷移率 ， 影響 MOS器件的跨導(dǎo)；增大雙極晶體管的結(jié)噪聲和漏電 ， 影響擊穿特性 。界面陷阱電荷可以帶正電或負(fù)電，也可以呈中性。 SiSiO2 界面陷阱電荷 Qit（ 界面態(tài) ） 指存在于 SiSiO2界面，能帶處于硅禁帶中，可以與價(jià)帶或?qū)Ы粨Q電荷的那些陷阱能級(jí)或能量狀態(tài)。 （ b） 磷處理 ， 形成 PSGSiO2以吸除 、 鈍化 SiO2中的 Na+。 （ 2） 影響：可動(dòng)正離子使硅表面趨于 N型 ， 導(dǎo)致 MOS器件的閾值電壓不穩(wěn)定；導(dǎo)致 NPN晶體管漏電流增大 ， 電流放大系數(shù)減小 。在氧化膜生長(zhǎng)過(guò)程中， Na+傾向于在 SiO2表面附近積累，在一定溫度和偏壓下，可在 SiO2層中移動(dòng)，對(duì)器件的穩(wěn)定性影響較大。 作器件中的絕緣介質(zhì) （ 隔離 、 絕緣柵 、 多層布線絕緣 、電容介質(zhì)等 ） 離子注入中用作掩蔽層及緩沖介質(zhì)層 二 、 SiSiO2 系統(tǒng)中的電荷 可動(dòng)離子電荷 Qm 常規(guī)生長(zhǎng)的熱氧化 SiO2中一般存在著 1012~1014cm2的可動(dòng)正離子，由堿金屬離子及氫離子所引起，其中以 Na+的影響最大。 SiSiO2系統(tǒng) 一 、 SiO2膜在半導(dǎo)體器件中的主要用途 SiO2膜用作選擇擴(kuò)散掩膜 利用 SiO2對(duì)磷 、 硼 、 砷等雜質(zhì)較強(qiáng)的掩蔽能力 ， 通過(guò)在硅上的二氧化硅層窗口區(qū)向硅中擴(kuò)散雜質(zhì) ， 可形成 PN結(jié) 。 三 、 鈍化膜及介質(zhì)膜的種類 鈍化膜及介質(zhì)膜可分為無(wú)機(jī)玻璃及有機(jī)高分子兩大類 。 （ 3）可靠性好。 （ 2） 便于圖形制作 。 對(duì) Si、 金屬等均有良好的粘附性 。
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