熱氧化工藝學(xué)習(xí)

熱氧化工藝學(xué)習(xí)第1頁/共88頁二氧化硅的基本特性二氧化硅膜的用途二氧化硅膜的制備方法

熱氧化機制熱氧化系統(tǒng)第2頁/共88頁硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤、約占地殼總量的90%以上。

第3頁/共88頁二氧化硅(SiO2)二氧化硅廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構(gòu)成了巖石。天然二氧化硅也叫硅石，是一種堅硬難熔的固體。第4頁/共88頁水晶晶體第5頁/共88頁美麗的瑪瑙第6頁/共88頁石英玻璃坩堝第7頁/共88頁石英光導(dǎo)纖維第8頁/共88頁二氧化硅的結(jié)構(gòu)SiOOSiOOSiOOSiOOSiOOSiOOSiOOSiOOSiOOSiO2的平面結(jié)構(gòu)OOOOSiOOOOSiOOOOSiSiO2的立體結(jié)構(gòu)第9頁/共88頁B長程無序但短程有序。A微電子工藝中采用的二氧化硅薄膜是非晶態(tài)，是四面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。第10頁/共88頁幾個概念位于四面體之間，為兩個硅原子所共有的氧原子稱橋鍵氧原子。①橋鍵氧原子只與一個四面體（硅原子）相連的氧原子稱非橋鍵氧原子。它還能接受一個電子以維持八電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。②非橋鍵氧原子橋鍵氧越少，非橋鍵氧越多，二氧化硅網(wǎng)絡(luò)就越疏松。通常的二氧化硅膜的密度約為2.20g/cm3第11頁/共88頁③網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)劑第12頁/共88頁④網(wǎng)絡(luò)形成劑⑤本征二氧化硅無雜質(zhì)的二氧化硅第13頁/共88頁二氧化硅的性質(zhì)二氧化碳（CO2）二氧化硅(SiO2)存在空氣存在于巖石中，硅石、石英、水晶、硅藻土結(jié)構(gòu)分子晶體，存在CO2分子。原子晶體，不存在SiO2分子物理性質(zhì)無色氣體，熔、沸點低，微溶于水堅硬難熔的固體，不溶于水。與水反應(yīng)CO2+H2O?H2CO3不反應(yīng)與NaOH反應(yīng)CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O與酸反應(yīng)不反應(yīng)只與HF反應(yīng)與CaO反應(yīng)CO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO===CaSiO3第14頁/共88頁二氧化硅的性質(zhì)二氧化碳（CO2）二氧化硅(SiO2)與鹽反應(yīng)CO2+Na2CO3+H2O==2NaHCO3CO2+Na2SiO3+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓SiO2+CaCO3===CaSiO3+CO2↑弱氧化性CO2+C===2COCO2+2Mg===C+2MgOSiO2+2C===Si+2CO↑第15頁/共88頁硅膠及硅膠產(chǎn)品硅酸硅酸（組成復(fù)雜，一般用H2SiO3表示）硅酸不能由SiO2制取，只能通過可溶性硅酸鹽制取。硅酸不溶于水，是一種弱酸，它的酸性比碳酸還要弱。

CO2+Na2SiO3+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓2HCl+Na2SiO3==2NaCl+H2SiO3↓硅酸部分脫水可形成硅膠。

nH2SiO3===H2n-2kSinO3n-k+kH2O第16頁/共88頁硅酸鹽

☆硅酸鹽是構(gòu)成地殼巖石的主要成分，自然界中存在的各種天然硅酸鹽礦物，約占地殼質(zhì)量的5%。☆硅酸鹽種類很多，多數(shù)難溶于水，只有鉀、鈉鹽是可溶的。硅酸鈉(Na2SiO3)溶液俗稱水玻璃，又叫泡花堿?！罟杷猁}結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，通?？捎枚趸韬徒饘傺趸锏男问絹肀硎酒浣M成?！艄杷徕cNa2SiO3Na2O·SiO2◆高嶺石Al2(Si2O5)(OH)4Al2O3·2SiO2·2H2O第17頁/共88頁硅酸鹽組成的表示方法硅酸鹽的種類很多，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，通?？捎枚趸韬徒饘傺趸锏男问絹肀硎酒浣M成。表示方法：金屬氧化物寫在前面，再寫SiO2，最后寫H2O；氧化物之間用“·”隔開。硅酸鈉：Na2SiO3可以寫成Na2O·SiO2高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4鈣長石：CaAl2SiO6Al2O3·2SiO2·

2H2OCaO

·Al2O3·SiO2第18頁/共88頁高嶺石第19頁/共88頁2、二氧化硅膜的用途（1）表面鈍化A保護器件的表面及內(nèi)部——二氧化硅密度非常高，非常硬，保護器件免于沾污、損傷和化學(xué)腐蝕。B禁錮污染物——落在晶圓上的污染物（主要是移動的離子污染物）在二氧化硅的生長過程中被禁錮在二氧化硅膜中，在那里對器件的傷害最小。第20頁/共88頁（2）摻雜阻擋層（作為雜質(zhì)擴散的掩蔽膜）A雜質(zhì)在二氧化硅中的運行速度低于在硅中的運行速度B二氧化硅的熱膨脹系數(shù)與硅接近選擇二氧化硅的理由：第21頁/共88頁二氧化硅起掩蔽作用的條件：A：D二氧化硅<<D硅B：二氧化硅膜有足夠的厚度對于B、P、As等元素，D二氧化硅<<D硅，因此二氧化硅可以作為雜質(zhì)擴散的掩蔽膜。第22頁/共88頁（3）絕緣介質(zhì)①IC器件的隔離和多層布線的電隔離SiO2介電性質(zhì)良好：第23頁/共88頁②MOSFET的柵電極第24頁/共88頁③MOS電容的絕緣介質(zhì)第25頁/共88頁3二氧化硅膜的制備方法制備二氧化硅膜的方法有：熱生長氧化法、化學(xué)氣相沉積等。但目前主要使用的還是熱生長氧化法。

氧化工藝的定義在硅或其它襯底上生長一層二氧化硅膜。第26頁/共88頁熱生長氧化法優(yōu)點：致密、純度高、膜厚均勻等；缺點：需要暴露的硅表面、生長速率低、需要高溫。硅暴露在空氣中，則在室溫下即可產(chǎn)生二氧化硅層，厚度約為25埃。如果需要得到更厚的氧化層，必須在氧氣氣氛中加熱。硅的氧化反應(yīng)是發(fā)生在Si/SiO2界面，這是因為：Si在SiO2中的擴散系數(shù)比O的擴散系數(shù)小幾個數(shù)量級。第27頁/共88頁《微電子制造科學(xué)原理與工程技術(shù)》第4章熱氧化(電子講稿中出現(xiàn)的圖號是該書中的圖號)硅的熱氧化工藝(ThermalOxidation)■

二氧化硅的性質(zhì)和用途■熱氧化原理(Deal-Grove模型)■

熱氧化工藝（方法）和系統(tǒng)■熱氧化工藝的質(zhì)量檢測參考資料：第28頁/共88頁分子數(shù)密度：2.21022／cm3一、二氧化硅(Si02)的性質(zhì)和用途熱氧化方法制備的二氧化硅是無定形結(jié)構(gòu)(硅的密度：～2.33g／cm3)密度：～2.27g／cm3分子量：60.09(硅的原子量：28.09)(硅的原子數(shù)密度：51022／cm3)（一）SiO2的結(jié)構(gòu)4個O原子位于四面體的頂點，Si位于四面體中心。橋位O原子與2個Si原子鍵合；其它O原子只與1個Si鍵合第29頁/共88頁■

介電強度高：>10MV/cm

最小擊穿電場(非本征擊穿)：由缺陷、雜質(zhì)引起

最大擊穿電場(本征擊穿)：由SiO2厚度、導(dǎo)熱性、界面態(tài)電荷等決定；氧化層越薄、氧化溫度越低，擊穿電場越低1、二氧化硅的絕緣特性■

電阻率高：11014·cm~11016

·cm

禁帶寬度大：~9eV■

介電常數(shù)：3.9(熱氧化二氧化硅膜)（二）SiO2的性質(zhì)第30頁/共88頁■B、P、As等常見雜質(zhì)在SiO2中的擴散系數(shù)遠小于其在Si中的擴散系數(shù)。DSi>DSiO2■SiO2做掩蔽膜要有足夠的厚度：對特定的雜質(zhì)、擴散時間、擴散溫度等條件，有一最小掩蔽厚度。某些雜質(zhì)，如Ga，Na，O，Cu，Au等，是SiO2中的快速擴散雜質(zhì)。2、二氧化硅的掩蔽性質(zhì)第31頁/共88頁■在一定溫度下，能和強堿(如NaOH，KOH等)反應(yīng)，也有可能被鋁、氫等還原。3、二氧化硅的化學(xué)穩(wěn)定性■二氧化硅是硅的最穩(wěn)定化合物，屬于酸性氧化物，

不溶于水?！瞿投喾N強酸腐蝕，但極易與氫氟酸反應(yīng)。第32頁/共88頁

（三）二氧化硅在IC中的主要用途

■

用做雜質(zhì)選擇擴散的掩蔽膜■用做IC的隔離介質(zhì)和絕緣介質(zhì)■用做電容器的介質(zhì)材料■用做MOS器件的絕緣柵材料第33頁/共88頁SiO2在一個PMOSFET結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

(剖面示意圖)第34頁/共88頁（四）IC中常見的SiO2生長方法：熱氧化法、淀積法第35頁/共88頁問題：生長厚度為Tox的二氧化硅，估算需要消耗多少厚度的硅?二、熱氧化原理(Deal-Grove

模型)（一）二氧化硅的生長(化學(xué)過程)干氧氧化第36頁/共88頁（二）熱氧化生長動力學(xué)(物理過程)第37頁/共88頁J1：粒子流密度：

J2：擴散流密度

J3：反應(yīng)流密度（三）熱氧化工藝的Deal-Grove模型C：氧化劑濃度第38頁/共88頁(1)氧化劑由氣相傳輸至SiO2的表面，其粒子流密度J1(即單位時間通過單位面積的原子數(shù)或分子數(shù))為：1、D–G模型hG—氣相質(zhì)量輸運系數(shù)，單位：cm/secCG—氣相(離硅片表面較遠處)氧化劑濃度Cs—SiO2表面外側(cè)氧化劑濃度第39頁/共88頁D0

—氧化劑在SiO2中的擴散系數(shù)，單位：cm2/secC0

—SiO2表面內(nèi)側(cè)氧化劑濃度Ci—SiO2-Si界面處氧化劑濃度T0x—SiO2厚度(2)位于SiO2表面的氧化劑穿過已生成的SiO2層擴散到

SiO2-Si界面，其擴散流密度J2為：線性近似，得到第40頁/共88頁Ks

—

氧化劑在SiO2-Si界面處的表面化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)，單位：cm/sec(3)SiO2-Si界面處，氧化劑和硅反應(yīng)生成新的SiO2

，其反應(yīng)流密度J3為：Ci

—SiO2-Si界面處氧化劑濃度平衡狀態(tài)下，有得到兩個方程式，但有三個未知量：CsCoCi求解第41頁/共88頁剩下兩個未知量：C0和Ci亨利定律：固體表面吸附元素濃度與固體表面外側(cè)氣體中該元素的分氣壓成正比理想氣體定律H—亨利氣體常數(shù)+兩個方程可求解Ci和C0兩個方程式，但有三個未知量：CsCoCi第42頁/共88頁定義則有：第43頁/共88頁其中N1是形成單位體積SiO2所需的氧化劑分子數(shù)或原子數(shù)。通過解方程，可以得到因此，有，將J3與氧化速率聯(lián)系起來，有N1=2.2×1022cm-3(干氧O2)N1=4.4×1022cm-3(水汽H2O)第44頁/共88頁邊界條件上述方程式的解可以寫為：其中，第45頁/共88頁■介于(1)、(2)兩者之間的情況，Tox~t關(guān)系要用求根公式表示：（1）氧化層厚度與氧化時間的關(guān)系式：■氧化層足夠薄(氧化時間短)時，可忽略二次項，此時Tox~t為線性關(guān)系：其中B/A為線性氧化速率常數(shù)■氧化層足夠厚(氧化時間長)時，可忽略一次項，此時Tox~t為拋物線關(guān)系：其中B為拋物線氧化速率常數(shù)2、主要結(jié)論第46頁/共88頁（2）氧化速率與氧化層厚度的關(guān)系氧化速率隨著氧化層厚度的增加（氧化時間的增加）而下降第47頁/共88頁圖4.6各種薄干氧氧化情況下，氧化速率與氧化層厚度之間的關(guān)系，襯底是輕微摻雜的(100)

硅。第48頁/共88頁■線性氧化區(qū)：■拋物線氧化區(qū)：討論也稱反應(yīng)限制氧化區(qū)也稱擴散限制氧化區(qū)第49頁/共88頁■D-G模型在很寬的參數(shù)范圍內(nèi)與實際氧化速率吻合，但對于薄干氧氧化層的生長，D-G模型嚴(yán)重低估氧化層厚度?！?/p>

根據(jù)D-G模型，氧化層厚度趨于零(氧化時間接近于零)時，

氧化速率接近于一個常數(shù)值：初始快速氧化階段但實際工藝結(jié)果顯示，初始氧化速率比預(yù)計值大了4倍或更多。D-G干氧模型中給出一個值，來補償初始階段的過度生長。3、D–G模型的修正第50頁/共88頁濕氧工藝的氧化速率常數(shù)干氧工藝的氧化速率常數(shù)第51頁/共88頁參數(shù)B和B/A可寫成Arrhenius函數(shù)形式?！鰠?shù)B的激活能EA取決于氧化劑的擴散系數(shù)(D0)的激活能；B和B/A4、參數(shù)B和B/A的溫度依賴關(guān)系在各種氧化工藝條件下，參數(shù)B和B/A都可以確定下來，并且是擴散系數(shù)、反應(yīng)速率常數(shù)和氣壓等工藝參數(shù)的函數(shù)?！鰠?shù)B/A的激活能取決于Ks，基本上與Si—Si鍵合力一致。第52頁/共88頁B/A:線性速率常數(shù)B:拋物線速率常數(shù)圖4.2氧化系數(shù)B的阿列尼烏斯圖，濕氧氧化參數(shù)取決于水汽濃度(進而取決于氣流量和高溫分解條件)圖4.3氧化系數(shù)B/A的阿列尼烏斯圖第53頁/共88頁I氧化速率常數(shù)的實驗獲取方法補充第54頁/共88頁氧化層厚度~氧化時間關(guān)系圖第55頁/共88頁II

計算熱氧化工藝生長SiO2厚度的方法(例子)(1)查表4.1得到1100℃下濕氧氧化的B，B/A數(shù)值，并結(jié)合Toxi

值計算出

求解Tox即可方法1：(2)將B，A，及氧化時間t代入方程式第56頁/共88頁(3)再在氧化厚度~氧化時間圖上直接查找1100℃下，濕氧氧化57分鐘所得到的氧化層厚度為6500A左右。方法2(1)在氧化厚度-氧化時間圖上可直接查找1100℃下，濕氧氧化Toxi=4000?所需的氧化時間是24分鐘；(2)因此例題中總的有效氧化時間為(24+33)=57分鐘

(此處即假設(shè)初始氧化層厚度為0)；利用氧化厚度-氧化時間圖第57頁/共88頁5、影響氧化速率的因素(1)溫度對氧化速率的影響：(2)氧化氣氛對氧化速率的影響：(3)氧化劑氣壓對氧化速率的影響：當(dāng)氧化劑氣壓變大時，氧化反應(yīng)會被加速進行。(4)硅片表面晶向?qū)ρ趸俾实挠绊懀河捎贙s取決于硅表面的密度和反應(yīng)的活化能，而<111>的硅表面原子密度較高，Ks相對較大；所以<111>的氧化速率比<100>快。溫度

B和B/A

氧化速率C*(H2O氣氛)>>C*(O2氣氛)H2O氧化速率遠大于O2

氧化速率B

C*

PG第58頁/共88頁圖4.5高壓水汽氧化中的拋物線和線性速率系數(shù)(引自Razouk等人文獻，經(jīng)電化學(xué)協(xié)會準(zhǔn)許重印)第59頁/共88頁■雜質(zhì)的增強氧化效應(yīng)

高濃度襯底雜質(zhì)一般都傾向于提高氧化速率注意：雜質(zhì)的增強氧化不僅造成硅片表面氧化層厚度的差異，也形成新的硅臺階。(5)襯底摻雜對氧化的影響第60頁/共88頁圖4.19900℃下，干氧氧化的速率系數(shù)與磷表面濃度的函數(shù)關(guān)系曲線(引自Ho等人文獻，經(jīng)電化學(xué)協(xié)會準(zhǔn)許重印)高濃度的磷在硅表面增加空位密度，從而提高硅的表面反應(yīng)速率。第61頁/共88頁圖4.18在三種不同的硼表面濃度下，二氧化硅厚度與濕氧氧化時間的關(guān)系(引白DeaI等人文獻，經(jīng)電化學(xué)協(xié)會準(zhǔn)許重印)高濃度的硼進入SiO2中可增強分子氧擴散率，從而提高其拋物線氧化速率。第62頁/共88頁氧化過程中硅內(nèi)的雜質(zhì)會在硅和新生長的SiO2之界面處重新分布，這是由于雜質(zhì)在硅和SiO2中的固溶度不同引起的?！龇帜?yīng)第63頁/共88頁■

干氧氧化的氧化劑——O2■

濕氧氧化的氧化劑——

O2

+水的混合氣體。（一）熱氧化工藝(方法)■

O2加少量鹵素（1%-3%），最常用的鹵素是氯■高溫下O2和H2混合點火燃燒形成水蒸汽(H2O)1、最常見的氧化方法：2、其他常用的氧化環(huán)境：三、熱氧化工藝（方法）和系統(tǒng)（按氧化劑分類）干氧氧化和濕氧氧化第64頁/共88頁1)

硅片送入爐管，通入N2及小流量O2；2)

升溫，升溫速度為5℃～30℃/分鐘；3)

通大流量O2，氧化反應(yīng)開始；4)

通大流量O2及TCE(0.5～2％)；5)

關(guān)閉TCE，通大流量O2，以消除殘余的TCE；6)

關(guān)閉O2，改通N2，作退火；7)

降溫，降溫速度為2℃～10℃/分鐘；8)

硅片拉出爐管。3、氧化工藝的主要步驟TCE：三氯乙烯以干氧氧化為例第65頁/共88頁(1)

干氧氧化：氧化速率慢，SiO2膜結(jié)構(gòu)致密、干燥(與光刻膠粘附性好)，掩蔽能力強。(2)

濕氧氧化：氧化速率快，SiO2膜結(jié)構(gòu)較疏松，表面易有缺陷，與光刻膠粘附性不良。(濕氧環(huán)境中O2和

H2O的比例是關(guān)鍵參數(shù))(3)

氫氧合成氧化：氧化機理與濕氧氧化類似，SiO2膜質(zhì)量取決于H2，O2純度(一般H2純度可達99.9999％，O2純度可達99.99％)；氧化速率取決于H2和O2的比例。(3)

摻氯氧化：減少鈉離子沾污，提高SiO2／Si界面質(zhì)量；氧化速率略有提高。(常用的氯源：HCI，TCE，TCA等)4、不同氧化方法的特點第66頁/共88頁圖4.4氯對氧化速率系數(shù)的影響第67頁/共88頁1、局部氧化(LOCOS，LocalOxidationofSi)（二）lC制造中常用的氧化工藝(技術(shù))：第68頁/共88頁(1)

柵氧化工藝是CMOSIC制造的關(guān)鍵工藝，基本要求：

■柵氧化層?。啥龋?/p>

■柵氧化溫度低（保證氧化工藝的均勻性和重復(fù)性）。(2)

摻氯氧化可使氧化物缺陷密度顯著減少，但溫度低于1000℃

時氯的鈍化效果差。一般的柵氧化工藝采取兩步氧化法：

■

800℃～900℃，O2+HCl氧化；

■升溫到1000～1100℃，N2

+

HCl退火(3)

對于100?及更薄厚度的氧化層，通常采用的氧化工藝還有：

■

稀釋氧化：氧化氣氛為O2和惰性氣體(如Ar)的混合物

■

低壓氧化：降低氧化爐中的氣壓(改用CVD設(shè)備)

■

快速熱氧化(RapidOxidation)：采用快速熱處理設(shè)備(4)在柵氧化層厚度縮小到20?后：需要發(fā)展替代的柵介質(zhì)層材料，如氮氧化硅、高K介質(zhì)材料等。2、柵氧化工藝第69頁/共88頁■降低氧化溫度，縮短氧化時間，使IC制造可采用低溫工藝；■氧化層質(zhì)量較好，降低漏電流，改善電特性；■氧化層密度高于常壓氧化，表面態(tài)密度低于常壓氧化；■局部氧化時Si3N4轉(zhuǎn)化成SiO2的速度隨壓力上升而下降，因此可采用更薄的Si3N4及消氧，這有利于減小“鳥嘴"效應(yīng)。3、高壓氧化一般的氧化工藝都是在常壓下進行，高壓氧化是指提高氧化劑氣壓的氧化方法。高壓氧化工藝特別適于生長厚氧化層，(1)優(yōu)點：(2)

高壓氧化可采用干氧、濕氧和氫氧合成氧化的方法進行。但因為設(shè)備昂貴，故尚未被廣泛采用。第70頁/共88頁1、常見的熱氧化設(shè)備主要有臥式和立式兩種。臥式爐系統(tǒng)組成示意圖（三）氧化設(shè)備(系統(tǒng))2、一個氧化爐管系統(tǒng)主要由四部分組成：

控制器、硅片裝卸區(qū)、爐管主體區(qū)和氣體供應(yīng)柜第71頁/共88頁第72頁/共88頁(1)爐溫控制：精度、穩(wěn)定度、恒溫區(qū)、對溫度變化響應(yīng)。先進設(shè)備的溫度偏差可控制在±0.5℃。(2)推拉舟系統(tǒng)：凈化環(huán)境，粉塵沾污少(3)氣路系統(tǒng)：

可靠性、控制精度和響應(yīng)速度、氣流狀況(密封性)(4)安全性。3、一個優(yōu)良的氧化系統(tǒng)應(yīng)具備的特點：第73頁/共88頁4、立式氧化爐管，其類似于豎起來的臥式爐。三管臥式爐系統(tǒng)ASMA412300mm雙體立式爐系統(tǒng)第74頁/共88頁(1)易實現(xiàn)自動化。(2)硅片水平放置，承載舟不會因重力而發(fā)生彎曲；熱氧化工藝均勻性比臥式爐好。(3)潔凈度高，產(chǎn)塵密度小。(4)設(shè)備體積小，在潔凈室占地少，安排靈活?！隽⑹窖趸癄t管的優(yōu)點：■立式爐管在大尺寸硅片(200mm/300mm)的氧化工藝中已取代了臥式爐管，成為工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。第75頁/共88頁■質(zhì)量檢測是氧化工藝的一個關(guān)鍵步驟■氧化層質(zhì)量的含義包括：厚度、介電常數(shù)、折射率、

介電強度、缺陷密度等■質(zhì)量檢測需要對上述各項指標(biāo)的絕對值、其在片內(nèi)及片間的均勻性進行測量■質(zhì)量檢測的方法一般可分為：物理測量、光學(xué)測量、

電學(xué)測量四、熱氧化工藝的質(zhì)量檢測第76頁/共88頁■臺階法：HF腐蝕出SiO2臺階后，探針掃描過臺階，取得硅片表面輪廓，確定臺階高度。精度較高。

SEM(掃描電子顯微鏡)>1000?；TEM(透射電子顯微鏡)技術(shù)■橢圓偏振光法：精度高，非破壞性測量。（一）氧化膜厚度的檢測方法■干涉法：非破壞性測量，適于測量數(shù)百?以上的薄膜。(Nanospec)■比色法：不同厚度的SiO2膜呈現(xiàn)不同顏色。(見教材75頁表4.2)■電容法：通過測量固定面積MOS結(jié)構(gòu)的電容，來推算氧化層厚度。第77頁/共88頁第78頁/共88頁（二）氧化膜的電學(xué)測量方法：1、擊穿電壓2、電荷擊穿特性：3、電容-電壓(C-V)測試：增加電容器電壓，測量通過氧化層的電流熱氧化硅的介電強度大約為12MV/cm；給氧化層加剛好低于擊穿電場的電應(yīng)力，測量電流隨時間的變化關(guān)系。TDDB(TimeDependentDielectricBreakdown)測試根據(jù)C-V曲線及其溫偏特性，可以判斷氧化層厚度、氧化層中的固定電荷密度、可動電荷密度和界面態(tài)密度等。第79頁/共88頁本征擊穿取決于厚度，非本征擊穿取決于缺陷；擊穿電壓的統(tǒng)計分布反映氧化層質(zhì)量。■

擊穿電壓：第80頁/共88頁■電荷擊穿特性：擊穿由電荷在氧化層中的積累而造成。第81頁/共88頁■

電容-電壓(C-V)測試：偏溫應(yīng)力法：1)提取MOS電容C-V曲線；2)樣品加熱到100°C，在柵極加2-5meV/cm,保持10-20分鐘,冷卻到室溫做C-V曲線；3)加負(fù)偏壓，重復(fù)上述過程。第82頁/共8