引言

近十年來，濕化學法制備超薄二氧化硅/硅和超薄二氧化硅/硅結構的技術和研究取得了迅速發(fā)展。這種結構最重要是與大尺寸硅晶片上氧化物層的均勻生長有關。

在硝酸溶液中濕法制備的氧化物(通常標記為氫氧化鈉)的性質在于通過傅里葉變換紅外光譜測定的高氧化物密度，因此，產(chǎn)生了制備具有優(yōu)異絕緣性能的超薄氧化物層的可能性。

實驗

我們使用了電阻率為10厘米的適度n型和p型硅(100)晶片。

所有硅襯底的表面在氧化之前都用標準的RCA工藝清洗(即。浸泡在NH4OH+H2O2水溶液和然后用5wt %蝕刻氫氟酸。近十年來，濕化學法制備超薄二氧化硅結構的技術和研究得到了迅速發(fā)展。這種結構最重要的優(yōu)點之一與大尺寸硅晶片上氧化物層的均勻生長有關。當然，氧化層和氧化物/硅界面的質量也非常好。在硝酸溶液中濕法制備的氧化物(通常標記為氫氧化鈉)的非常有趣的性質在于通過傅里葉變換紅外光譜測定的高氧化物密度，因此，產(chǎn)生了制備具有優(yōu)異絕緣性能的超薄氧化物層的可能性。

討論

3.1。采用后氧化退火和HCN處理的與NAOS相關的金屬氧化物半導體結構的電學特性

第一組制備好的樣品在N2氣氛中于700℃退火20分鐘。它們被標記為氧化后退火后的樣品。第二組制備好的樣品在室溫下在0.1M水溶液中處理

3.2。氧化后退火樣品和金屬化后退火樣品(PMA)

通過原子發(fā)射光譜法獲得的穿過極薄的氫氧化鈉氧化層的氧、碳和硅原子的深度分布圖。

漏電流的減小，界面態(tài)密度的降低，懸空鍵結構的轉變，以及SiOx沉淀的形成。

在PMA之后，我們觀察到激活能為0.05–0.2eV的連續(xù)缺陷態(tài)譜。在圖1所示的情況下。10A，是0.14eV。結構熱穩(wěn)定后，可能形成二氧化硅沉淀。我們認為它們是深陷阱，活化能為0.26電子伏——見圖。10B 。

這種類型的陷阱已經(jīng)在POA樣品中發(fā)現(xiàn)——見表3，因此我們假設PMA結構的界面性質沒有發(fā)生質的變化。當然，PMA結構的電學性質，如漏電流和界面態(tài)密度，都得到了改善。

3.3。6K下的光致發(fā)光測量

硅晶片的機械和化學預處理的使用方式可以影響觀察到的光致發(fā)光振幅的值(而不是能量尺度上的最大值位置)以及界面缺陷狀態(tài)密度，因此在本實驗中使用的所有硅晶片組上進行相同的標準RCA程序。

我們認為，多孔硅內部的原子無序程度會影響室溫下記錄的主要光致發(fā)光光譜。這種光譜在能量尺度上的位置與本文中給出的光譜有很大的不同，它們來自樣品中與硅晶體相關的部分，在6K溫度下測量。

結論

我們研究了在硝酸溶液中濕法化學氧化制備的結構中光學、結構和電學性質。光譜橢偏法表明，形成的超薄氧化層的復折射率實部比二氧化硅的復折射率大。

原子力顯微鏡測量證實，與參考清潔表面相比，覆蓋有超薄氧化物的樣品的表面粗糙度僅略有變化。相應的值相差0.07納米。

在POA后極薄的NAOS氧化物/Si界面上，形成了更多類型的離散深陷阱。幾乎所有的深陷阱都與界面區(qū)域中更多類型的硅懸空鍵的形成有關。應力還會引起硅帶隙中陷阱的能量位置的變化。因此，我們不能排除它在這種情況下的作用。在極薄的氧化物/硅結構上應用HCN水溶液后，觀察到了相當強的鈍化效應，這是由CN基團飽和硅懸掛鍵和將界面缺陷態(tài)密度降低大約一個數(shù)量級引起的。此外，鈍化過程可能導致形成新的深界面陷阱，盡管它們的密度很低。另一方面，我們不得不承認，我們可以觀察到相同類型的深陷阱(如鈍化過程之前)，其活化能因應力變化而改變。此時此刻，我們無法區(qū)分哪種效應占主導地位。在兩種類型的硅襯底的中間間隙水平上觀察到最強烈的鈍化過程。如果使用p型硅襯底，記錄在NAOS/Si樣品上的深陷阱譜更簡單。

審核編輯：湯梓紅