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为什么栅氧化层需要部分氮化？

2024年08月29日 13:45 浏览：172 来源：小萍子

在做栅介质层时，有的用的是纯的氧化硅，有的是用的SiON，请问这两种有什么区别？SiON有什么性质？

为什么用SiON？

如上图：

传统的栅极介质（Oxide layer）以SiO2为主，随着晶体管尺寸的缩小，栅氧化层也变得越来越薄。在薄栅氧化层中，漏电流会急剧增加。

如果要解决漏电流问题，必须要提高栅介质的介电常数。有两个方案：
1，使用高k介质，如氧化铪等，关于高k介质，见文章：

2，节点45nm以前，晶圆厂普遍将SiO2部分氮化为SiON。没有任何掺杂的SiO2介电常数在3.9左右，而Si3N4的介电常数在7左右，通过在氧化硅中掺氮，可以提高栅介质的介电常数，抑制硼等掺杂原子在栅介质中的扩散。

如果将SiO2部分氮化？

第一种方法是在SiO2 的生长过程中通入NO，NO2 或NH3等含氮气体.

　　第二种方法是在SiO2 生长完成后，在NO/N2O 等含氮气体环境中进行退火。

SiON薄膜的性质？

1，折射率可调，SiON薄膜的折射率介于SiO₂和Si₃N₄之间，通常在1.46到2.0之间，具体数值取决于薄膜中的氧氮比例。

2，工艺兼容性好

3，优良的热稳定性

4，较高的硬度