續(xù)表面鈍化ppt課件-在線瀏覽
2025-06-20 05:35本頁面
【正文】 固定正電荷存在于 SiO2中離 SiSiO2界面約 20197。 （ 1） 來源：由氧化過程中過剩硅 （ 或氧空位 ） 引起 ， 其密度與氧化溫度 、 氧化氣氛 、 冷卻條件和退火處理有關 。 （ 3） 控制氧化物固定正電荷的方法 （ a） 氧化物固定正電荷與晶向有關： (111)(110)(100)，因此 MOS集成電路多采用 (100)晶向 。 采用高溫干氧氧化有助于降低 Qf 。 氧化物陷阱電荷 Qot 氧化物中被陷住的電子或空穴 。 （ 2） 影響：對 MOS器件的跨導和溝道電導產生較大的影響 ，使閾值電壓向負方向移動 。 常用 1000℃ 干氧氧化 。 （ c） 在惰性氣體中進行低溫退火 （ 300℃ 以上 ） 可以減小電離輻射陷阱 。 三 、 SiSiO2系統(tǒng)中的電荷對器件性能的影響 在 SiSiO2系統(tǒng)中的正電荷以及 Si熱氧化過程中雜質再分布現(xiàn)象 （ Si表面磷多或硼少 ） 均導致 Si表面存在著 N型化的趨勢 。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 ?、 1/f 噪聲等特性。 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。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。 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） 金屬半導體功函數差為零 。 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 。 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)少子的產生跟得上信號變化 ， 對電容有貢獻 。 （ b） 當信號頻率很高時，少子來不及產生，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。 ? ?SiAS WqN ?? 22? 金屬功函數、氧化硅中電荷對 CV特性的影響 167。 通常采用含氯氧化 ， 或 HCl 處理氧化石英管 。 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 。 常采用 SiO2+Si3N4(或 Al2O3) 或磷硅玻璃。 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。 （ 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 Cl周圍 ， 使 Na+固定化和中性化 ， 形成如下結構： 改善 SiO2膜的擊穿特性 SiO2中的擊穿機構主要是隧道電流 。 含氯氧化固定和中性化 Na+， 從而改善 SiO2 的擊穿特性 。 含氯氧化可以減小 Si/SiO2 界面的三價硅和過剩硅原子；含HCl 和 C2HCl3 氧化中產生的具有高度
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