二氧化硅(s02)是自然界中广泛存在的物质,其结构如图⒋1所示,按其结构特征可将其分为结晶形和非结品形(无定形)。 KA358DTF其基本结构单元如图⒋1(a)所示。

   工氧化硅的基本结构单元为s―O四面体网络状结构,四面体中心为硅原子,4个顶角上为氧原子。连接两个s―O四面体的氧原子称桥联氧原子,只与一个四面体相连接的氧原子称非桥联氧原子。石英晶体是结晶态二氧化硅,氧原子都是桥联氧原子,如图⒋1(b)所示是石英晶体结构;非晶态二氧化硅薄膜的氧原子多数是非桥联氧原子,是长程无序结构,如图⒋1(c)所示是非晶态二氧化硅结构。显然,对⒏O2网络,从较大的范围来看,其原子的排列是混乱的、不规则的,即所谓“长程无序”但从较小的范围来看,其原子的排列并非完全混乱,而是有一定的规则,即所谓“短程有序”(对⒏02网络这种有序的范围一般为10~100Λ)。像s02玻璃这样在结构上具各“长程无序、短程有序”的一类固态物质,有别于“Κ程有序”的晶体,特称为无定形体或玻璃体。半导体工艺中形成和利用的都是这种无定形的玻璃态⒊02。

   无定形⒏02网络的结合强度与桥联氧原子和非桥联氧原子数日之比有关。桥联氧原子的数目越多,网络结合越紧密,反之则越疏松。在正常情况下,其氧原子与硅原子数目之比为2△,故习惯 称之为二氧化硅。每个s原子采取~sp3杂化以4个共价键与4个氧原子结合,形成O―⒏―O键桥(键角为109.5°)。所以,从价键性质来看,sl―o键是具有50%离子键特征的共价键。s―O键距离为0,162nm(键能为2.90eV),O―O键距离为0.262nm,⒏―s最小平均间距是0,3nm,而s―0―⒊键角是1连3°±7°。

   另外,热氧化生长的s02与⒏之间界面结构完美。图⒋2所示为Bravman所拍摄的单晶硅表面热氧化所得非晶态二氧化硅薄膜透射电子显微镜(Tra灬misson Elect∞n MicrOscopy,TEM)照片。其中上半部分是⒏O2,下半部分是⒊单晶。