二氧化硅系统中的表面态

二氧化硅系统中的表面态半导体形的许多特性部和令导体决面性质密切相关。半导休所；知十月姑持和半导体集成电路的参数和稳定性有权大影响。在某些情况下，往往不是半导体的体内效应，顶是其表面效应支配着半导体器件的特性。例如金属一氧化物一半导体场效态品体管(简称Mu5品体篮)、电荷糊合器件、表面发光器件等，都是利用半导体表面效应制成的。因此研究半导体表面现象对于改善器钽电容件性能，提高器判：稳定性及研汹新型器件都有留十分重要的意义。下面对半导体表面的一些基本特性作简单的介绍。半导体的表面是体内原子规则排列的终止面。例如，在中表面的右方(体内)有硅原子，而在左方就没有了。很明显，在表面处原子的仍键是不完全纳，因为表面层的原于在朝体内的一边与其它原子组成共价键，而朗外的一边没有共价的原子，其价键是断开的，即价键还缺少电子。如果有电子跑到半导体表酉，就有可能被这个空着的价键所束绍，这同半导体内的族杂质可以束缚电子而起受主作用很相似。因此，这些不完整的表面思姓短在表面处形成一些受主能级。这些受主能级分布在荣带中接近价带顶的地方，是一系列能量靠得很近的能级，如图1—52所示。因为它们是由品体结构在表面处的不连续性面引起的，故称为表洒能级成表面态。对硅来说，每立方厘米有5xlo％个原子，碴品体中的原于间距(品格常数)是5．43埃(1埃＝10”厘米)，表面原子的密度约为5x10％×5．43×10列＝2．7xlo”／匝米’，苦心个原子缺一个键，则表面态密度的数员级也应是厘料。通过对清洁的被表面进行的实验，得到表面态密度约TAJC106K035RNJ为厘米“，随实验条件和清洁丧面酌获得方法师不向，这说出清洁表面并不是理想的。实际的半导体(例如硅)的表面结构如图1—53所示。它包括了半导体与路氧化层的内界面，也包括了氧化层与外界之间的外表四。在内表四处的鼓原子，一方面与体内的砍原姑[成共价键，另一方面同二氧化硅层的氧原f成破原子柏邻，区可能与吸附的杂质相邻，因而成键的情况与体内不同，可以缺少电子，也可以多出屯子。因此在表面处可形成受主态，也可形成施主态。内表面能级可与半导体内部以毫秒或更短的时间交换电子，因此把这种状态叫做快态。快态的密度不受外界气氛的影响。实验给出铅的伙态的密度约为10”一10’’／厘米“，51为10“一10”／厘米’。至于外表面谈级(指二氧化政AVX与空气交界面上那些能级)由于与胜隔着一个二氧化硅薄层，因而和体内交换电子比较困难，称为慢态。慢态与休内交换电子的时间可以从数秒到数月之久，而且同氧化层外的气氛有关。因此，在器件表面上生长一层儿千埃的二氧化吐钝化膜，可以较好地防止化学侵蚀与杂质渗透，从而提高器件的稳定性和司靠性。cjmc%ddz