硅中氧的表征技术:从化学到电气方法的全面解析
在半导体领域,硅中氧的表征对于确保半导体器件的性能和质量至关重要。不同的表征技术各有优劣,适用于不同的场景。下面我们将详细介绍几种常见的硅中氧表征技术。
化学技术
化学技术基于酸蚀、气体提取和相分离等方法,适用于测量硅中氧的浓度和均匀性,在许多情况下,还需借助物理传感器(如光学显微镜、红外光谱仪或粒子探测器)作为检测元件。
缺陷蚀刻
- 原理与优势 :湿化学蚀刻通过在堆叠断层、位错和点缺陷处形成蚀刻坑或丘,扩展了光学显微镜的应用。这些蚀刻特征可从原子尺度的异常发展而来,并在蚀刻过程中生长为肉眼可见的表面特征,为观察和分析提供了便利。例如,通过简单的操作,在不到15分钟内就能以低成本制备出显示体沉淀数量密度、贫化区深度以及外延和多晶硅膜界面杂质聚集情况的显微照片。
- 蚀刻剂成分与反应 :蚀刻剂成分通常以重量百分比或体积比例表示,但如果不明确溶液的浓度或摩尔浓度,可能会造成混淆。因此,在实施蚀刻过程之前,最好查阅原始参考文献。硅的化学蚀刻通常在含有氧化剂(如硝酸)和能形成水溶性络合物的阴离子(如F⁻)的水溶液中进行。常见的各向同性蚀刻剂基于HF - HNO₃混合物,先由硝酸氧化硅,再由HF溶解氧化物。反应式为:18HF + 4HNO₃ + 3Si → 3H₂SiF₆ + 4NO + 8H₂O。为了获得更平滑的蚀刻效果,常添加乙酸(CH₃COOH)以降低表面张力。
- 不同蚀刻剂的特点
- 平面蚀刻剂
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