摘要：对等离子体增强化学汽相淀积(pecvd)法制成纳米级sioxny，薄膜组成的mis结构样品，通过美国hp系列设备测试i-v特性、准静态及高频c-v特性。分析了薄膜i/v特性、击穿机理与各项电学性能：探讨了膜的击穿电场等电学参数以及击穿电场随反应室气压、混合气体比例、衬底温度的变化关系；给出了击穿等电性优良的pecvd形成sioxny薄介质膜的优化工艺条件。
关键词：等离子体增强化学汽相淀积；薄介质膜；i/v特性；击穿机理；电学性能 中图分类号：tn304．054：tn304．055 文献标识码：a文章编号：1003-353x(2004)06-0071-05 1 引言 pecvd法是一种兼备物理汽相淀积和化学汽相淀积特性的近代先进制膜方法，它利用电能将能量耦合到反应气体中去，使气体处于包含大量正、负离子的等离子态，从而使得许多高温下进行的反应在较低温度下实现。用该法制备纳米级sioxny薄介质膜，可使衬底处于较低温度下(＜400℃)完成，适应了当前vlsi技术向低温工艺方向发展的趋势，引起了国内外学术界高度重视[1,2]。 近年来，pecvd法低温形成薄栅介质膜深受关注，获取高质量薄栅介质膜及其物理电学特性研究已有报道[3,4]，文献[5]对该法形成的sioxny薄膜与热氧化薄介质膜的特性进行了比较。而寻求击穿性能良好的介质膜同样一直是国内外科技界重视的课题[6,7]。本文通过较系统的实验，围绕pecvd法低温形成纳米级sioxny，薄介质膜击穿等电学特性开展研究。 2 实验 该法形成薄膜实验中使用的是sih4，n2o及nh3组成的混合气体系统，总的反应过程表达式 随着反应室气压、混合气体比例及衬底温度的变化，sioxny薄膜中氮、氧含量变化，薄膜的质量与表面状况得到调节，从而调制着薄膜的击穿等多方面电特性。 2．1 样品制备 选用<100>晶向、五位错、长寿命的硅抛光晶片(p型电阻率2-8ω·cm；n型电阻率7-12ω·cm)，硅晶片接受标准工艺清洗，加上浓hno3煮、hf溶液(1：40)腐蚀，以期获得良好的薄膜电学特性[7，8]。清洗后硅晶片置于英国dp-80型平板式pecvd反应系统(13．56mhz，5w)低温淀积形成纳米级sioxny薄膜。反应室系统导入比例可调的sih4、nh3、n2o混合气体，适当选择反应气压与低的衬底温度，淀积时间选为几分钟，以保证形成膜厚在30nm左右。制成的膜经干氧退火致密、电子束蒸铝、铝反刻，最后形成栅面积为0．04-0．64mm2的mis结构样品，在n2气保护下退火合金化(450℃，30min)。 2．2 测试分析 对这种sioxny薄膜组成的mis结构样品，采用美国hp4155a参数分析仪测试i/v特性，分析薄膜击穿机理；通过美国hp4140b及hp4280a测试仪进行准静态c-v及高频c-v特性测试，求得膜的界面态密度、固定电荷密度等电学参数；借助日本aes-430s型分析仪器及美国nicoletl-70sx型红外光谱仪分析膜的微观组分分布；使用椭偏谱仪测量膜的折射率与厚度；应用扫描电镜分析膜的表面形貌；借助计算机进行数据处理并绘制实验结果曲线。 3 结果与讨论 对于由sih4，和nh3(比例为10sccm：100sccm)混合气体反应物(n2o／(n2o+nh3)=0)，采用pecvd工艺制成的sioxny薄介质膜，从测得的aes谱图曲线及红外吸收光谱图[9]联合分析判断，形成的是富氮贫氧型薄膜，膜中组分均匀分布，氮原子约占55％，硅原子约占35％，氧原子占10%。椭圆光谱仪测试指出，研制成膜的厚度在30nm右，说明研究的对象是纳米级膜。 对大量实验中带代表性薄膜样品的结果进行分析，仅改变反应室气压，其他皆按常规标准工艺形成薄膜样品(以p-si衬底为例)，其中，7号样品气压33．25pa；11号样品气压39．90pa；2号样品气压46.55pa；9号样品气压53．20pa；10号样品气压59.85pa。相
陈蒲生1，刘剑2，张昊3，冯文修1 | (1.华南大学应用物理系，广东 广州 510640；2．广东省邮电科学研究院，广东 广州 510665;3.中国电子科技集团公司第五研究所，广东 广州 510610) |
摘要：对等离子体增强化学汽相淀积(pecvd)法制成纳米级sioxny，薄膜组成的mis结构样品，通过美国hp系列设备测试i-v特性、准静态及高频c-v特性。分析了薄膜i/v特性、击穿机理与各项电学性能：探讨了膜的击穿电场等电学参数以及击穿电场随反应室气压、混合气体比例、衬底温度的变化关系；给出了击穿等电性优良的pecvd形成sioxny薄介质膜的优化工艺条件。
关键词：等离子体增强化学汽相淀积；薄介质膜；i/v特性；击穿机理；电学性能 中图分类号：tn304．054：tn304．055 文献标识码：a文章编号：1003-353x(2004)06-0071-05 1 引言 pecvd法是一种兼备物理汽相淀积和化学汽相淀积特性的近代先进制膜方法，它利用电能将能量耦合到反应气体中去，使气体处于包含大量正、负离子的等离子态，从而使得许多高温下进行的反应在较低温度下实现。用该法制备纳米级sioxny薄介质膜，可使衬底处于较低温度下(＜400℃)完成，适应了当前vlsi技术向低温工艺方向发展的趋势，引起了国内外学术界高度重视[1,2]。 近年来，pecvd法低温形成薄栅介质膜深受关注，获取高质量薄栅介质膜及其物理电学特性研究已有报道[3,4]，文献[5]对该法形成的sioxny薄膜与热氧化薄介质膜的特性进行了比较。而寻求击穿性能良好的介质膜同样一直是国内外科技界重视的课题[6,7]。本文通过较系统的实验，围绕pecvd法低温形成纳米级sioxny，薄介质膜击穿等电学特性开展研究。 2 实验 该法形成薄膜实验中使用的是sih4，n2o及nh3组成的混合气体系统，总的反应过程表达式 随着反应室气压、混合气体比例及衬底温度的变化，sioxny薄膜中氮、氧含量变化，薄膜的质量与表面状况得到调节，从而调制着薄膜的击穿等多方面电特性。 2．1 样品制备 选用<100>晶向、五位错、长寿命的硅抛光晶片(p型电阻率2-8ω·cm；n型电阻率7-12ω·cm)，硅晶片接受标准工艺清洗，加上浓hno3煮、hf溶液(1：40)腐蚀，以期获得良好的薄膜电学特性[7，8]。清洗后硅晶片置于英国dp-80型平板式pecvd反应系统(13．56mhz，5w)低温淀积形成纳米级sioxny薄膜。反应室系统导入比例可调的sih4、nh3、n2o混合气体，适当选择反应气压与低的衬底温度，淀积时间选为几分钟，以保证形成膜厚在30nm左右。制成的膜经干氧退火致密、电子束蒸铝、铝反刻，最后形成栅面积为0．04-0．64mm2的mis结构样品，在n2气保护下退火合金化(450℃，30min)。 2．2 测试分析 对这种sioxny薄膜组成的mis结构样品，采用美国hp4155a参数分析仪测试i/v特性，分析薄膜击穿机理；通过美国hp4140b及hp4280a测试仪进行准静态c-v及高频c-v特性测试，求得膜的界面态密度、固定电荷密度等电学参数；借助日本aes-430s型分析仪器及美国nicoletl-70sx型红外光谱仪分析膜的微观组分分布；使用椭偏谱仪测量膜的折射率与厚度；应用扫描电镜分析膜的表面形貌；借助计算机进行数据处理并绘制实验结果曲线。 3 结果与讨论 对于由sih4，和nh3(比例为10sccm：100sccm)混合气体反应物(n2o／(n2o+nh3)=0)，采用pecvd工艺制成的sioxny薄介质膜，从测得的aes谱图曲线及红外吸收光谱图[9]联合分析判断，形成的是富氮贫氧型薄膜，膜中组分均匀分布，氮原子约占55％，硅原子约占35％，氧原子占10%。椭圆光谱仪测试指出，研制成膜的厚度在30nm右，说明研究的对象是纳米级膜。 对大量实验中带代表性薄膜样品的结果进行分析，仅改变反应室气压，其他皆按常规标准工艺形成薄膜样品(以p-si衬底为例)，其中，7号样品气压33．25pa；11号样品气压39．90pa；2号样品气压46.55pa；9号样品气压53．20pa；10号样品气压59.85pa。相
 热门点击
推荐技术资料
|
| 
公网安备44030402000607
