二氧化硅薄膜在半导体器件生产上的应用

干法氧化通常用来形成要求薄、界面能级和固定电荷密度低的薄膜。湿法氧化通常用来形成作为器件隔离用的比较厚的二氧化硅膜。干法氧化成膜速度慢于湿法。当SiO2膜较薄时，膜厚与时间成正比。SiO2膜变厚时，膜厚与时间的平方根成正比。因而，要形成较 厚的SiO2膜，需要较长的氧化时间。SiO2膜形成的速度取决于经扩散穿过SiO2膜到达硅表面的O2及OH基等氧化剂的数量的多少。湿法氧化时，因OH基在SiO2膜中的扩散系数比O2的大。氧化反应时，Si 表面向深层移动，距离为SiO2膜厚的0.44倍。因此，不同厚度的SiO2膜，去除后的Si表面的深度也不同。SiO2膜为透明，通过光干涉来估计膜的厚度。这种干涉色的周期约为200nm，如果预告知道是几次干涉，就能正确估计。热氧化的生长也会影响底下硅的掺杂。如果杂质比硅更可以溶于氧化物，那么在氧化的过程中，它会从硅中迁移到氧化物中。这样硅表面就变成杂质的耗尽区。硼更好溶于氧化物而不是硅，所以它会转移到氧化物中。这个效应有时叫做boron suckup。相反的，如果杂质更容易溶于硅而不是氧化物，那么氧化硅界面会把杂质推到硅里，在表面形成一个本地的更高的掺杂水平。磷（就像砷和锑）迁移到硅中，所以随着氧化的进行，他们会聚集到表面来。这个效应有时叫做phosphorus pileup或者phosphorus plow。在这两种情况中，前氧化掺杂水平是个常数，由于隔离,靠近表面的杂质浓度都是互不相关的。隔离机制的存在使设计集成器件的杂质水平更复杂。硅的掺杂也影响氧化物的生长速度。N＋扩散区通过叫做dopant-enhanced oxidation的过程能加速它附近的氧化物的生长。因为donor干扰了氧化物界面的原子键，引起了断层和其他的结构缺陷。这些缺陷加速了氧化和上面氧化物的生长。在长时间的热驱动和氧化之前，重掺杂的N+沉积发生的比较早时，这个效应更明显。N＋扩散区上的氧化层比周围地区上的氧化层厚。4.4 二氧化硅的性质及其在单晶硅太阳池中的应用4.4.1二氧化硅的主要物理性质二氧化硅（SiO2）是自然界中广泛存在着的物质。水晶石、石英砂就是天然的二氧化硅。在半导体器件生产中使用的石英管和石英器皿都是用二氧化硅材料制成的。

我们的世界在不断的发展之中，现在新材料的研究和开发是一个热门的话题，因为一种新材料的问世，无疑会带来巨大的好处。新材料的发现能够让科学技术得到进步，同时新材料能够成为一个国家的战略物资，所以现在各个国家都在加紧研究新材料。

二零一八年期间新材料越来越多，让人有一种目不暇接的感觉，但是这些新材料的出现，确实给我们的生活带来巨大的改变，所以我们学习科学的时候，一点要注意新材料的事情，这样才能够跟上社会的发展，跟上科学技术的脚部，二零一八比较吸引人的一种新材料美女小倩给大家介绍一下。

有一种新材料未来很可能会给我们带来新的产品，这种材料是一种特殊的材质，能够取代硅。我们知道硅是一种地球上比较多的材料，所以我们制作半导体薄膜的时候会使用这种材料，可是这种材料制作的产品比较厚重，所以使用起来并不是很方便，而这种新材料则改变了这个模式。

美国麻省理工学院【MIT】的科学家们研制出一种超薄的半导体薄膜，这种新的材料，无疑会给未来的电子器材地带来一场重大的改革，这项技术很可能将会使用在很多城市建设方面，对于建设一个未来的智能城市，提供了一个新的办法和一个新的方案。

这种新技术使用一种【远程外延】的新方法，能够将一些特殊的材料进行一系列的改变，从而能够制造出更加轻薄的材料，这样一来就能够改变传感器和太阳能电池的体积，以及我们使用的计算机和智能手机，这样的材料一旦开始使用将会改变我们现在的生活。

美国的这些?研究人员已经开始着手制造出一些由砷化镓以及氮化镓的材料，同时也利用氟化锂材料制造柔性薄膜，这些产品确实在超薄方面做得十分出色，那么怎么样出色呢？美女小倩给大家举个例子，一旦这个技术出现，那么将会让手机能够给纸张一样，贴在皮肤上即可。

不过这些技术依旧没有成熟起来，目前制造的这些材料造价十分的昂贵，所以根本没有办法让老百姓使用。所以科学家现在开始在节约成本方面进行努力，当然这条路还很长，所以我们还要等待很久。不过随着科学技术的不断进步，总有一天我们会看这些产品。

ITO(In203：SN02=9：1)的微观结构，In，O，里掺人sn后，sn元素可以代替In，O，晶格中的In元素而以SnO，的形式存在，因为In20，中的In元素是三价，形成SnO，时将贡献～个电子到导带上，同时在一定的缺氧状态下产生氧空穴，形成1020至1021cm。3的载流子浓度和10至30cm2／vs的迁移率。这个机理提供了在lO叫n．cp!l数量级的低薄膜电阻率，所以ITO薄膜具有半导体的导电性能。

ITO的结晶结构

ITO是一种宽能带薄膜材料，其带隙为3．5-4．3ev。紫外光区产生禁带的励起吸收阈值为3．75ev，相当于330nm的波长，因此紫外光区ITO薄膜的光穿透率极低。同时近红外区由于载流子的等离子体振动现象而产生反射，所以近红外区ITO薄膜的光透过率也是很低的，但可见光区ITO薄膜的透过率非常好，由图2可知。由以上分析可以看出，由于材料本身特定的物理化学性能，ITO薄膜具有良好的导电性和可见光区较高的光透过率。

ITO薄膜透过率曲线

2ITO薄膜的生产工艺

磁控溅镀法(Magnetron sputtering)为目前在许多制程中和积体电路制程技术相容性较高的技术，具有可连续生产高品质薄膜的特性，低制程温度且适用在大面积的各种基板上，因此磁控溅镀法是目前使用最普遍用?沉积ITO薄膜的技术。

脉冲雷射镀法(Pulsed laser deposition)固定脉冲频率、能量约为40-300 mJ的准分子雷射，将?射脉冲轰击在ITO靶材上，并加上垂直方向的磁场。此种制程下之成膜速率低，非常耗时。

电弧放电离子镀(Arc discharge ion plating)电弧离子镀乃是运用电弧放电电浆，将原料进行蒸发与离子化，藉由基材通以负偏压吸引离子加速撞击并还原沉积於基材表面形成镀膜的工作方式。在沉积过程中会有微粒产生，导致薄膜变粗糙影响镀膜的品质。

反应性蒸镀(Reactive evaporation)藉着对被蒸镀物体加热，利用被蒸镀物在接近熔点时的高温所具备的饱和蒸气压，来进行薄膜沉积。在真空中通过电流加热、电子束轰击加热和镭射加热等方法，使薄膜材料蒸镀成为原子或分子，它们随即以较大的自由程作直线运动，碰撞基片表面而凝结，形成一层薄膜。

离子束溅镀法(Ion beam sputtering)离子束助镀法(Ion beam assisted deposition)

3ITO薄膜的应用

ITO薄膜问世五十多年以来,在太阳能电池、平板显示、防霜玻璃、气敏器件、节能建筑窗和航空航天领域得到了广泛的应用.同时,近年来氧化铟锡透明导电薄膜作为透明电极,被广泛应用于电化学活性物质的电化学沉积制备及其光电性质研究的领域.

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