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半导体芯片制造工

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Si-SiO2界面电荷有哪几种?简述其来源及处理办法。

正确答案: 可动离子电荷Qm来源:主要来源于Na+等网络改变者。解决办法:为了降低Na+的玷污,可以在工艺过程中采取预防措施包括①使用含氯的氧化工艺;②用氯周期性地清洗管道、炉管和相关的容器;③使用超纯净的化学物质;④保证气体及气体传输过程的清洁。另外保证栅材料不受玷污也是很重要的。氧化层陷阱电荷Qot来源:在氧化层中有些缺陷能产生陷阱,这些缺陷有:①悬挂键;②界面陷阱;⑤硅-硅键的伸展;④断键的氧原子(氧的悬挂键);⑤弱的硅-硅键(它们很容易破裂,面表现电学特性)。⑥扭曲的硅-氧键;⑦Si-H和Si-OH键。
产生陷阱电荷的方式主要有电离辐射和热电子注入等
解决办法:减少电离辐射陷阱电荷的主要方法有三种:①选择适当的氧化工艺条件以改善SiO2结构。为抗辐照,氧化最佳工艺条件,常用1000℃干氧氧化。②在惰性气体中进行低温退火(150-400℃)可以减少电离辐射陷阱。③采用对辐照不灵敏的钝化层,例如A12O3,Si3N4等。氧化层固定电荷Qf来源:通常是由Si-SiO2之间过渡区的结构改变引起的。该区中存在有过剩的硅离子,在氧化过程中与晶格脱开但还未完全与氧反应。处理办法:快速退火能有效地减小氧化层固定电荷密度。右图为Deal三角,说明了这种效应。界面陷阱电荷Qit来源:界面处存在的不完整化合价及不饱和键,使得电子和空穴可以很容易地被俘获。处理办法:界面态密度与衬底晶向、氧化层生长条件和退火条件密切有关。在相同的工艺条件下、(111)晶向的硅衬底产生的界面态密度最高,(100)晶向的最低。通过采用特殊的退火工艺可以有效减少界面态密度。
答案解析:
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