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用溼化學工藝製備的超薄氧化矽結構

引言

近十年來,溼化學法制備超薄二氧化矽/矽和超薄二氧化矽/矽結構的技術和研究取得了迅速發展。這種結構最重要是與大尺寸矽晶片上氧化物層的均勻生長有關。

在硝酸溶液中溼法制備的氧化物(通常標記為氫氧化鈉)的性質在於透過傅立葉變換紅外光譜測定的高氧化物密度,因此,產生了製備具有優異絕緣效能的超薄氧化物層的可能性。

討論

採用後氧化退火和HCN處理的與NAOS相關的金氧半導體結構的電學特性

第一組製備好的樣品在N2氣氛中於700℃退火20分鐘。它們被標記為氧化後退火後的樣品。第二組製備好的樣品在室溫下在0.1M水溶液中處理

用溼化學工藝製備的超薄氧化矽結構

氧化後退火樣品和金屬化後退火樣品(PMA)

用溼化學工藝製備的超薄氧化矽結構

透過原子發射光譜法獲得的穿過極薄的氫氧化鈉氧化層的氧、碳和矽原子的深度分佈圖。

這種型別的陷阱已經在POA樣品中發現——見表3,因此我們假設PMA結構的介面性質沒有發生質的變化。當然,PMA結構的電學性質,如漏電流和介面態密度,都得到了改善。

6K下的光致發光測量

用溼化學工藝製備的超薄氧化矽結構

矽晶片的機械和化學預處理的使用方式可以影響觀察到的光致發光振幅的值(而不是能量尺度上的最大值位置)以及介面缺陷狀態密度,因此在本實驗中使用的所有矽晶片組上進行相同的標準RCA程式。

我們認為,多孔矽內部的原子無序程度會影響室溫下記錄的主要光致發光光譜。這種光譜在能量尺度上的位置與本文中給出的光譜有很大的不同,它們來自樣品中與矽晶體相關的部分,在6K溫度下測量。

結論

我們研究了在硝酸溶液中溼法化學氧化製備的結構中光學、結構和電學性質。光譜橢偏法表明,形成的超薄氧化層的復折射率實部比二氧化矽的復折射率大。

原子力顯微鏡測量證實,與參考清潔表面相比,覆蓋有超薄氧化物的樣品的表面粗糙度僅略有變化。相應的值相差0.07奈米。

在POA後極薄的NAOS氧化物/Si介面上,形成了更多型別的離散深陷阱。幾乎所有的深陷阱都與介面區域中更多型別的矽懸空鍵的形成有關。應力還會引起矽帶隙中陷阱的能量位置的變化。因此,我們不能排除它在這種情況下的作用。在極薄的氧化物/矽結構上應用HCN水溶液後,觀察到了相當強的鈍化效應,這是由CN基團飽和矽懸掛鍵和將介面缺陷態密度降低大約一個數量級引起的。此外,鈍化過程可能導致形成新的深介面陷阱,儘管它們的密度很低。另一方面,我們不得不承認,我們可以觀察到相同型別的深陷阱(如鈍化過程之前),其活化能因應力變化而改變。此時此刻,我們無法區分哪種效應占主導地位。在兩種型別的矽襯底的中間間隙水平上觀察到最強烈的鈍化過程。如果使用p型矽襯底,記錄在NAOS/Si樣品上的深陷阱譜更簡單。

分類: 歷史
時間: 2021-12-12

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