LPCVD多晶硅形貌对氧化层击穿特性的影响-论文.pdf

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1、SEMICoNDUCToRoPToELECTRoNICSV0I．34No．2Apr．2013LPCVD多晶硅形貌对氧化层击穿特性的影响龙飞，廖乃镘，向华兵，罗春林，阙蔺兰，李仁豪(重庆光电技术研究所。重庆400060)摘要：多晶硅表面对于电荷耦合器件(CcD)的制作非常重要。采用扫描电子显微镜(SEM)和电学分析技术研究了低压化学气相(LPCVD)法淀积的多晶硅形貌对击穿特性的影响。研究结果表明，减小多晶硅表面颗粒尺寸有助于改善多晶硅氧化层击穿特性。多晶硅氧化层击穿特性与多晶硅和绝缘层交界面的平滑度有关。多晶硅薄膜表面平整度变差，则多晶硅与氧化层之间的界面

2、平滑性变差，多晶硅介质层击穿强度降低。关键词：击穿强度；氧化；多晶硅中图分类号：TN386．5文献标识码：A文章编号：1001—5868(2013)02—0244—03EffectsofMorphologyonOxideBreakdownCharacteristicsofPolysiliconGrownbyLPCVDLONGFei，LIAONaiman，XIANGHuabing，LUOChunlin，QUELinlan，LIRenhao(ChongqingOptoelectronicsResearchInstitute，Chongqing400060，CH

3、N)Abstract：Thesurfacemorphologyofthepolysiliconisveryimportantforthefabricationofcharge—coupleddevices(CCD)．Inthispaper，theeffectsofmorphologyonitsoxidebreakdowncharacteristicsofpolysilicongrownbylow-pressurechemicalvapordeposition(LPCVD)werestudiedbymeansofscanningelectronmicrosc

4、opy(SEM)andelectricalmeasurement．Itisfoundthatthebreakdowncharacteristiccanbeimprovedbydecreasingtheparticlesizeonthepolysiliconlayer，anditisrelatedtotheinterfacesmoothnessbetweenthepolysiliconandinsulatinglayer．Asthesurfaceofpolysiliconbecomesrougher，theinterfacesmoothnessbetween

5、thepolysiliconanditsoxidebecomesworse，andthenthebreakdownstrengthofpolysiliconoxidedecreases．Keywords：breakdownstrength；oxidation；polysilicon0引言图形完整性和准确性造成不利的影响。所以，多晶硅表面质量对CCD制作非常重要。关于多晶硅颗低压化学气相淀积(LPCVD)多晶硅技术具有粒问题的工艺研究，已有不少文献报道]，主要集成本低、洁净度高和薄膜均匀性好等优点，能满足电中在对其物理性能的研究方面，而多晶硅表面质量荷耦合器

6、件(CCD)的应用要求。采用重掺杂多晶硅对电学性能影响的研究较少。为此，本文研究了低栅代替金属栅，可制作四次多晶硅交叠栅的长线阵、压化学气相淀积多晶硅的表面形貌与电学性能的关大面阵四相CCD。为了获得高性能CCD，要求多晶系，并进行了机理探讨。硅间的漏电流小。然而，多晶硅形貌(比如表面颗粒)直接影响CCD多晶硅栅的结构和性能。多晶硅1实验膜表面颗粒粗大会严重影响光刻质量，使多晶硅图多晶硅薄膜淀积是在低压化学气相淀积形的边缘不整齐，不利于光刻工艺质量控制，甚至对(LPCVD)系统中进行，采用纯度为99．9999％的收稿日期：2012—11—26．SiH为反应

7、气体，以99．9999的N。作为稀释气·244·SEMICoNDUCToRoPToELECTRoNICSVoI．34NO．2表面颗粒尺寸有助于改善多晶硅氧化层击穿特性。边界扩散将使界面平滑度降低。2．3讨论3结论多晶硅介质层击穿强度与表面形貌有关。多晶硅和绝缘层交界面的平滑度是影响击穿特性的关键研究了低压化学气相法淀积的多晶硅形貌对击因素。当多晶硅氧化后，多晶硅和绝缘层之间的界穿特性的影响。结果表明：多晶硅薄膜表面颗粒增面是非常粗糙的。凹凸不平的界面将导致局部区域大，氧化速率降低；当多晶硅表面颗粒直径从180电场强度增大。图5示出了表面颗粒直径为100nm

8、减小到100nm时，击穿电场强度从3．0MV／cmam和180nl