二氧化硅(s02)是自然界中廣泛存在的物質(zhì),其結(jié)構(gòu)如圖⒋1所示,按其結(jié)構(gòu)特征可將其分為結(jié)晶形和非結(jié)品形(無定形)。 KA358DTF其基本結(jié)構(gòu)單元如圖⒋1(a)所示。

   工氧化硅的基本結(jié)構(gòu)單元為s―O四面體網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu),四面體中心為硅原子,4個頂角上為氧原子。連接兩個s―O四面體的氧原子稱橋聯(lián)氧原子,只與一個四面體相連接的氧原子稱非橋聯(lián)氧原子。石英晶體是結(jié)晶態(tài)二氧化硅,氧原子都是橋聯(lián)氧原子,如圖⒋1(b)所示是石英晶體結(jié)構(gòu);非晶態(tài)二氧化硅薄膜的氧原子多數(shù)是非橋聯(lián)氧原子,是長程無序結(jié)構(gòu),如圖⒋1(c)所示是非晶態(tài)二氧化硅結(jié)構(gòu)。顯然,對⒏O2網(wǎng)絡(luò),從較大的范圍來看,其原子的排列是混亂的、不規(guī)則的,即所謂“長程無序”但從較小的范圍來看,其原子的排列并非完全混亂,而是有一定的規(guī)則,即所謂“短程有序”(對⒏02網(wǎng)絡(luò)這種有序的范圍一般為10~100Λ)。像s02玻璃這樣在結(jié)構(gòu)上具各“長程無序、短程有序”的一類固態(tài)物質(zhì),有別于“Κ程有序”的晶體,特稱為無定形體或玻璃體。半導(dǎo)體工藝中形成和利用的都是這種無定形的玻璃態(tài)⒊02。

   無定形⒏02網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合強度與橋聯(lián)氧原子和非橋聯(lián)氧原子數(shù)日之比有關(guān)。橋聯(lián)氧原子的數(shù)目越多,網(wǎng)絡(luò)結(jié)合越緊密,反之則越疏松。在正常情況下,其氧原子與硅原子數(shù)目之比為2△,故習(xí)慣 稱之為二氧化硅。每個s原子采取~sp3雜化以4個共價鍵與4個氧原子結(jié)合,形成O―⒏―O鍵橋(鍵角為109.5°)。所以,從價鍵性質(zhì)來看,sl―o鍵是具有50%離子鍵特征的共價鍵。s―O鍵距離為0,162nm(鍵能為2.90eV),O―O鍵距離為0.262nm,⒏―s最小平均間距是0,3nm,而s―0―⒊鍵角是1連3°±7°。

   另外,熱氧化生長的s02與⒏之間界面結(jié)構(gòu)完美。圖⒋2所示為Bravman所拍攝的單晶硅表面熱氧化所得非晶態(tài)二氧化硅薄膜透射電子顯微鏡(Tra灬misson Elect∞n MicrOscopy,TEM)照片。其中上半部分是⒏O2,下半部分是⒊單晶。