鈉是半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)中應(yīng)特別提防但又經(jīng)常遇到的一種雜質(zhì),進(jìn)入⒊O2中的Na|、H+具有在與⒏(或電極)的界面處堆積的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),氧化層中如含有高濃度的鈉,則線性和拋物型氧化速率常數(shù)明顯變大。鈉多以氧化物形式存在于s02網(wǎng)絡(luò)中,致使網(wǎng)絡(luò)中的氧數(shù)量增加,一些s一O―Sl鍵受到破壞,OMAPL137BZKBA3非橋聯(lián)氧數(shù)目增多,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度減弱,孔洞增多,增加了氧化劑通過(guò)氧化層的擴(kuò)散速率。而且氧化膜中氧化劑分子的濃度也增加,促使氧化速率增加。這樣,氧化劑不但容易進(jìn)人s(`中,而且其濃度和擴(kuò)散能力都增大。

   鈉的來(lái)源是多方面的,所以為防止鈉沾污,采用無(wú)鈉材料、超凈I作環(huán)境、雙層石英管、用電子束蒸發(fā)代替常用的鎢絲蒸發(fā)等,也可采用含氯氧化、復(fù)合介質(zhì)膜等工藝來(lái)降低鈉沾污。

   鹵族元素

   在氧化氣氛中加人適量的鹵族元素會(huì)改善氧化膜及其下面硅的特性。氧化膜特性的改善包括鈉離子濃度減少、介質(zhì)擊穿強(qiáng)度增加、界面態(tài)密度降低。實(shí)踐中應(yīng)用較多的鹵族元素是氯,在⒊/Si()2

界面上或界面附近,氯能使雜質(zhì)轉(zhuǎn)變成容易揮發(fā)的氯化物從而起到吸雜的效果,另外也能看到氧化誘生旋渦缺陷減少。

   在氧化劑的氣氛中加入一定數(shù)量的Cl,氧化速率常數(shù)明顯變大。對(duì)于含有HCl的干氧氧化,n型硅(100)和(111)晶面氧化速率常數(shù)與HCl濃度之間關(guān)系如圖⒋20所示。其中圖⒋20(a)為(100)、(111)晶面在900℃、1000℃、110O℃拋物型速率常數(shù)與Hα濃度的關(guān)系;圖4⒛(b)為(100)、(1Ⅱ)晶面在900℃、10∞℃、11∞℃線性速率常數(shù)與H¤濃度的關(guān)系。

    拋物型速率常數(shù)B隨Hα濃度線性增大,在10O0℃和1100℃的溫度,Hα濃度小于1%(體積比)日寸,B隨濃度的增加而增長(zhǎng)得很快;當(dāng)HCl濃度小于1%時(shí),線性速率常數(shù)B/A隨氯化氫濃度增加而增大;當(dāng)HCl濃度大于1%時(shí),線性速率常數(shù)卻不隨氯化氫濃度的改變而變化。對(duì)于干氧氧化,Hα濃度一般為1%~5%,因?yàn)樵诟邷叵?如果HCl濃度過(guò)高會(huì)腐蝕硅表面。圖421所示為n型硅(100)和(111)晶面氧化時(shí)間與厚度之間的關(guān)系。由圖⒋21(a)可以看到,含有H¤的氧化速率較快,(111)晶面氧化速率快于(100)晶面;圖⒋21(b)給出的是在1000℃,濃度為3%時(shí)氧化層厚度與凵Ι之問(wèn)的關(guān)系。