41、氧对电子器件性能的影响及相关技术研究

氧对电子器件性能的影响及相关技术研究

1. 氧相关缺陷与金属杂质的关系

1.1 S - 坑和 OSF 的形成

S - 坑的密度强烈依赖于退火温度。在湿氧环境中，经过 1100°C 以上的热处理后，通过择优蚀刻，通常会在晶圆表面观察到密度为 10⁶ - 10⁷/cm² 的 S - 坑。在严重污染的晶圆和重复热处理的情况下，会产生外在堆垛层错，这些层错会被铜和镍修饰。

1.2 不同金属杂质对 S - 坑和 OSF 的影响

通过定量实验研究了 S - 坑和氧化诱生堆垛层错（OSF）的行为。结果表明，S - 坑与镍和铜的污染密切相关，而与铁的污染关系不大。在 1150°C 退火后，镍和铜会导致高密度的 S - 坑，而铁导致的 S - 坑密度较低。在随后 1000°C 的氧化过程中，铜和镍会导致高密度的 OSF；对于铁污染，OSF 在 850°C 以下的第二次热处理时产生。当铁的表面浓度超过 3 x 10¹¹/cm² 时，S - 坑和 OSF 的密度会急剧增加。

2. 本征吸杂（IG）技术对器件良率的提升

2.1 IG 技术的应用效果

自本征吸杂（IG）效应首次被报道以来，对其的研究广泛开展。IG 技术在提升器件性能方面表现出显著效果，例如：
- 在 CMOS 电路中抑制闩锁效应。
- 改善 CCD 的故障模式，如串扰和白点白线问题。
- 降低双极型器件中发射极 - 集电极的漏电流。
- 改善 DRAM 的保持时间故障。

IG 技术提升器件良率的方式包括：从器件有源区去除重金属杂质、减少由金属杂质引起的表面微缺陷、捕获多余的少数载流子等