氧化與擴散

以合成氣體退火用氫終端的Si/SiO2界面懸鍵,在電晶體長期使用的過程中,有時會再度成為界面能態。其主要原因,以及作為對策經過研究並在部分製程中使用的方法,兩者的組合下列何者正確?

  1. A氧化膜中的氫會隨時間氧化矽。應提高退火溫度使氧化膜變厚
  2. B熱載子等的能量使Si-H鍵斷裂。改用氘(重氫)取代氫進行退火
  3. C界面能態在低溫下會自然增加。應讓晶片一直保持高溫使用
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正確答案:B. 熱載子等的能量使Si-H鍵斷裂。改用氘(重氫)取代氫進行退火

合成氣體退火中,氫與矽的懸鍵結合(Si-H)而減少界面能態。但當在通道中被加速的高能量載子(熱載子)撞擊界面,或在高溫下持續施加電壓(如pMOS的NBTI)時,Si-H鍵會斷裂,界面能態再度產生,使臨界電壓逐漸偏移。以比氫更重的同位素氘(重氫)終端的Si-D鍵,已知較不易被熱載子打斷,因此在氘氣氛中退火的方法已被研究,並用於部分製程。

  • A. 氫並不會推進界面的氧化,加厚氧化膜也無法解決Si-H鍵斷裂的問題。
  • B. 正確。已知Si-D鍵比Si-H鍵更不易斷裂。
  • C. 界面能態不會因降溫而增加,高溫反而會加速劣化。
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