二氧化硅(s02)是自然界中廣泛存在的物質,其結構如圖⒋1所示,按其結構特征可將其分為結晶形和非結品形(無定形)。 KA358DTF其基本結構單元如圖⒋1(a)所示。

   工氧化硅的基本結構單元為s―O四面體網絡狀結構,四面體中心為硅原子,4個頂角上為氧原子。連接兩個s―O四面體的氧原子稱橋聯氧原子,只與一個四面體相連接的氧原子稱非橋聯氧原子。石英晶體是結晶態二氧化硅,氧原子都是橋聯氧原子,如圖⒋1(b)所示是石英晶體結構;非晶態二氧化硅薄膜的氧原子多數是非橋聯氧原子,是長程無序結構,如圖⒋1(c)所示是非晶態二氧化硅結構。顯然,對⒏O2網絡,從較大的范圍來看,其原子的排列是混亂的、不規則的,即所謂“長程無序”但從較小的范圍來看,其原子的排列并非完全混亂,而是有一定的規則,即所謂“短程有序”(對⒏02網絡這種有序的范圍一般為10~100Λ)。像s02玻璃這樣在結構上具各“長程無序、短程有序”的一類固態物質,有別于“Κ程有序”的晶體,特稱為無定形體或玻璃體。半導體工藝中形成和利用的都是這種無定形的玻璃態⒊02。

   無定形⒏02網絡的結合強度與橋聯氧原子和非橋聯氧原子數日之比有關。橋聯氧原子的數目越多,網絡結合越緊密,反之則越疏松。在正常情況下,其氧原子與硅原子數目之比為2△,故習慣 稱之為二氧化硅。每個s原子采取~sp3雜化以4個共價鍵與4個氧原子結合,形成O―⒏―O鍵橋(鍵角為109.5°)。所以,從價鍵性質來看,sl―o鍵是具有50%離子鍵特征的共價鍵。s―O鍵距離為0,162nm(鍵能為2.90eV),O―O鍵距離為0.262nm,⒏―s最小平均間距是0,3nm,而s―0―⒊鍵角是1連3°±7°。

   另外,熱氧化生長的s02與⒏之間界面結構完美。圖⒋2所示為Bravman所拍攝的單晶硅表面熱氧化所得非晶態二氧化硅薄膜透射電子顯微鏡(Tra灬misson Elect∞n MicrOscopy,TEM)照片。其中上半部分是⒏O2,下半部分是⒊單晶。