1 電荷綜述

1.1 可動(dòng)離子電荷

1.1.1 可動(dòng)離子電荷的性質(zhì)

1.1.2 可動(dòng)離子電荷的來源

1.1.3 可動(dòng)離子電荷在二氧化硅中的分布

1.2 固定氧化物電荷

1.2.1 固定氧化物電荷的分布

1.2.2 固定氧化物電荷的來源

1.2.3 固定氧化物電荷的性質(zhì)

1.3 界面陷阱電荷

1.3.1 界面陷阱電荷的分布

1.3.2 界面陷阱電荷的來源

1.3.3 界面陷阱電荷的性質(zhì)

1.4 氧化物外表面電荷

1.4.1 氧化物外表面電荷的分布

1.4.2 氧化物外表面電荷的來源

1.4.3 氧化物外表面電荷的性質(zhì)

1.5 氧化物陷阱電荷

1.5.1 氧化物陷阱電荷的分布

1.5.2 氧化物陷阱電荷的來源

1.5.3 氧化物陷阱電荷的密度

2 二氧化硅中的電荷對器件性能的影響

2.1 具有使硅表面向N型轉(zhuǎn)化的趨勢

2.2 對MOS管和MOSIC性能的影響

2.3 對雙極晶體管和雙極IC性能的影響

2.4 對二氧化硅本身性質(zhì)的影響

3 預(yù)防措施

3.1 加強(qiáng)工藝衛(wèi)生防止鈉離子沾污

3.1.1 對操作人員嚴(yán)格要求

3.1.2 采用無鈉工具和無鈉工藝

3.2 采取工藝措施去除鈉離子

3.2.1 氧化后將二氧化硅腐蝕掉一百埃到二百埃

3.2.2 采用磷硅玻璃層提取鈉離子

3.2.3 采用摻氯氧化工藝

3.3 制造MOS器件或規(guī)模較大的集成電路時(shí)選用（100）面晶片

課程重點(diǎn)：本節(jié)詳盡討論了二氧化硅-硅系統(tǒng)中的電荷，詳盡討論了二氧化硅中的電荷對器件電性能的影響 ，以及如何采取措施消除二氧化硅中的電荷對器件電性能的影響。本節(jié)首先給出了二氧化硅中各種電荷的命名，對多種命名方法進(jìn)行了歸類討論。進(jìn)行了電荷綜述，對二氧化硅中五種電荷進(jìn)行了詳盡的討論；關(guān)于可動(dòng)離子電荷，指出：可動(dòng)離子電荷絕大多數(shù)為金屬正離子電荷；由于多種原因重要的可動(dòng)離子電荷是鈉離子；可動(dòng)鈉離子的來源是非常廣泛的（器件制造中的設(shè)備沾污；所用氣體、化學(xué)試劑、器皿、去離子水的 純度；操作人員的沾污等）；而可動(dòng)鈉離子電荷在二氧化硅中的分布，是在二氧化硅-硅界面二氧化硅一側(cè)。關(guān)于固定氧化物電荷，指出：固定氧化物電荷的分布，是在二氧化硅-硅界面二氧化硅一側(cè)距界面一百埃到二百埃的范圍內(nèi)；固定氧化物電荷的來源是二氧化硅中過剩的硅離子（氧空位）； 固定氧化物電荷重要的性質(zhì)是其為固定正電荷性質(zhì)。關(guān)于界面陷阱電荷，指出：界面陷阱電荷的分布，是在二氧化硅-硅界面上；界面陷阱電荷的來源，是二氧化硅與硅結(jié)構(gòu)的交界處硅的剩余懸掛鍵；界面陷阱電荷重要的性質(zhì)是其為固定電荷，且常表現(xiàn)為正電荷。關(guān)于氧化物外表面電荷，指出：氧化物外表面電荷的分布，是在二氧化硅的外表面上；氧化物外表面電荷的來源，是加工過程中的各種雜質(zhì)沾污 ；氧化物外表面電荷性質(zhì)是，正離子沾污和負(fù)離子沾污具有同等幾率，不加外電場時(shí)基本無影響。關(guān)于氧化物陷阱電荷，指出：氧化物陷阱電荷的分布，在無外電場時(shí)是在二氧化硅中隨機(jī)分布的；氧化物陷阱電荷的來源，是由于高能電子、離子、電磁輻射或其它輻射掃過帶有二氧化硅的硅表面時(shí)產(chǎn)生的；氧化物陷阱電荷的性質(zhì)是，輻射電荷成對產(chǎn)生、其密度視其作用方式和作用能量大小而定。介紹了二氧化硅中的電荷對器件電性能的影響，指出：二氧化硅中的電荷的綜合作用，具有使硅表面向N型轉(zhuǎn)化的趨勢；能對MOS管和MOSIC性能造成很大的影響；能對雙極晶體管和雙極IC性能造成很大的影響；能對二氧化硅本身性質(zhì)造成影響，使其介電強(qiáng)度下降，導(dǎo)致二氧化硅較低壓下?lián)舸?。介紹了防止二氧化硅中的電荷對器件電性能影響的措施，提出了加強(qiáng)工藝衛(wèi)生防止鈉離子沾污、采取工藝措施去除鈉離子和制造MOS器件或規(guī)模較大的集成電路時(shí)選用（100）面晶片三大項(xiàng)措施。