Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Процессы переноса и захвата заряда в системе электролит-нитрид кремния-окисел-кремний Набок, Алексей Васильевич

Процессы переноса и захвата заряда в системе электролит-нитрид кремния-окисел-кремний
<
Процессы переноса и захвата заряда в системе электролит-нитрид кремния-окисел-кремний Процессы переноса и захвата заряда в системе электролит-нитрид кремния-окисел-кремний Процессы переноса и захвата заряда в системе электролит-нитрид кремния-окисел-кремний Процессы переноса и захвата заряда в системе электролит-нитрид кремния-окисел-кремний Процессы переноса и захвата заряда в системе электролит-нитрид кремния-окисел-кремний Процессы переноса и захвата заряда в системе электролит-нитрид кремния-окисел-кремний Процессы переноса и захвата заряда в системе электролит-нитрид кремния-окисел-кремний
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Набок, Алексей Васильевич. Процессы переноса и захвата заряда в системе электролит-нитрид кремния-окисел-кремний : Дис. ... канд. физико-математические науки : 01.04.10.- Москва, 2006

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Электрохимические процессы в системе электролит - нитрид - окисел - полупроводник 11

1.1 Особенности физических процессов в системе электролит - диэлектрик - полупроводник /обзор литературы/ 11

1.2 Исследование поляризационных характеристик системы ЭНОП 22

1.3 Исследование ЭНОП систем методом динамических вольт-амперных характеристик 29

Выводы к I главе 35

Глава II. Исследование профиля захваченного заряда в диэлектрике ШОП и ЭНОП систем электрохимическими

2.1 Распределение захваченного заряда в диэлектрике ШОП структур /обзор литературы/ 36.

2.2 Исследование профиля захваченного заряда в нитриде кремния емкостными методами в системе ЭНОП .46..

2.3 Определение профиля захваченного в диэлектрике заряда методом измерения релаксационных токов в ЭДП системе /терия метода/ 57

2.4 Изучение влияния различных технологических факторов на распределение заряда в диэлектрике МНОП структур 68

Выводы к главе II , 85

Глава III. Математическое моделирование процессов переноса и захвата заряда в ШОП и ЭНОП структурах 86

3.1 Расчет профиля захваченного заряда в диэлектрике ШОП структур /обзор литературы/ 86

3.2 Методика расчета профиля захваченного заряда в диэлектрике структуры Si-S1.O2. - Si5N4 96

3.3 Расчет профиля захваченного заряда в диэлектрике структур ЭНОП и ШОП и определение параметров центров захвата в нитриде кремния 103

3.4 Моделирование характеристик накопления заряда в ШОП элементах памяти III

Выводы к главе III 116

Глава ІV. Исследование природы центров захвата заряда в нитриде кремния 118

4.1 Современные представления о природе центров захвата в нитриде кремния и деградационных изменениях их параметров /обзор литературы/ 119

4.2 Исследование неоднородных диэлектрических покрытий, методом послойной эллипсометрии 130

4.3 Исследование профиля показателя преломления и скорости травления пленок нитрида кремния методом послойной эллипсометрии 135

4.4 Исследования деградационных изменений параметров центров захвата в пленках нитрида кремния. 141

Выводы к главе ІV 150

Основные выводы диссертационной работы 164

Заключение 166

Список литературы 169

Введение к работе

Важную роль в современной электронной технике играют диэлектрические пленки, типичными представителями которых являются слои двуокиси и нитрида кремния. Электрофизические характеристики приборов, изготовленных по планарной технологии, во многом определяются свойствами этих диэлектрических покрытий. Характерной особенностью аморфных диэлектриков, которая определяет их основные электрофизические и оптические свойства, является наличие большой плотности глубоких локальных центров в запрещенной зоне. Физические процессы в неупорядоченных системах, связанные с локальными центрами, такие как: электропроводность, электронная поляризуемость, различные фотоэлектрические эффекты и т.д. очень сложны и в настоящее время недостаточно полно исследованы. Не ясна также природа этих центров, их микроструктура и механизмы перестройки при различных внешних воздействиях. Поэтому исследование физических свойств таких систем имеет большое научное значение.

Многие проблемы, характерные для физики аморфных диэлектрических слоев, нашли свое отражение в технологии производства электрически перепрограммируемых запоминающих устройств большой информационной емкости на основе структур металл - нитрид кремния окисел - полупроводник /ШОП ЭППЗУ/. Известно, что наиболее "узким" местом данной технологии является синтез пиролитических пленок нитрида кремния. Для этого процесса характерна высокая чувствительность параметров получаемых МНОП элементов памяти к небольшим и часто неконтролируемым изменениям технологических условий синтеза, таких как: температура, соотношение между реагирующими компонентами и наличие посторонних примесей. Ситуация осложняется еще и тем, что процесс синтеза не является стационарным, и указанные параметры могут изменяться со временем при выращивании пленок нитрида кремния. По этим причинам технология получения слоев нитрида кремния с необходимыми параметрами трудно воспроизводима. Технологические режимы получения пленок нитрида кремния определяются чаще всего не на основе научно обоснованных рекомендаций, а экспериментальным путем, исходя из параметров получаемых ШОП элементов памяти.

Основная физическая причина такого положения заключается в том, что до сих пор окончательно не выяснена природа глубоких локальных центров, являющихся центрами захвата в аморфном нитриде кремния, и неизвестны методы управления их параметрами.

Еще одной важной проблемой является деградация характеристик ШОП элементов памяти в процессе эксплуатации, связанная с изменением параметров центров захвата, микро механизм которых также до конца не выяснен.

Для решения указанных физических и прикладных задач необходимо расширить класс методов исследования и исследуемых характеристик диэлектрических покрытий на полупроводниках и ШОП структур, в частности. Так, одной из важнейших характеристик ШОП элементов памяти является распределение захваченного заряда по толщине диэлектрической пленки. Информация об этой характеристике позволяет контролировать качество получаемых пленок нитрида кремния в производстве №1011 ЗУ и более детально исследовать пропессы переноса и захвата заряда в этих структурах. Данные о профиле заряда позволяют также определять параметры центров захвата в нитриде кремния и изучать их изменения в результате деградационных процессов, что важно с точки зрения выяснения природы этих центров. Следует отметить, что до недавнего времени практически не существовало достаточно корректных методов непосредственного определения профиля заряда в диэлектрике. Поэтому разработка новых методов измерения этой характеристики представляется весьма актуальной.

Для исследования аморфных диэлектрических покрытий на полупроводниках, используемых в изделиях электронной техники и, в частности, пленок нитрида кремния в МНОП ЗУ могут быть с успехом использованы электрохимические методы, основанные на электроизмерениях в системе электролит - диэлектрик - полупроводник /ЭДП/. Работы в этом направлении, начатые под руководством В.А.Тягая, получили всеобщее признание и в настоящее время усиленно развиваются многими исследователями. Такие чисто экспериментальные преимущества системы ЭДП как простота нанесения и снятия контакта, возможность подсветки места контакта, возможность электроизмерений при послойном либо непрерывном травлении диэлектрика, возможность управления инжекционной способностью контакта диэлектрик -электролит делают ее уникальным инструментом для исследования диэлектрических покрытий.

Кроме того, исследования систем ЭДП могут позволить решить ряд важных электрохимических проблем, связанных с процессами образования межфазных скачков потенциала на границе твердое тело-электролит и микро механизмами электродных реакций в этой системе. Эти исследования имеют также и большое прикладное значение с точки зрения разработки новых типов электронных приборов. Примером таких исследований является создание датчиков химического состава жидкости на основе ионно-селективных полевых транзисторов.

В связи с вышесказанным, целью настоящей диссертационной работы является:

1. Изучение возможности использования системы ЭДП для исследования процессов переноса и захвата заряда в диэлектрике структур МНОП и разработка новых методов исследования этих процессов, в частности, методов определения профиля захваченного заряда в диэлектрике МНОП структур.

2. Исследование профиля захваченного заряда в пленках нитрида кремния в структурах МНОП и ЭНОП и влияния на него различных факторов при производстве МНОП ЗУ.

3. Определение параметров центров захвата заряда и исследование их деградационных изменений с целью изучения природы центров захвата в нитриде кремния в МНОП структурах.  

Исследование ЭНОП систем методом динамических вольт-амперных характеристик

Как известно, межфазный скачок потенциала на границе Э - П распределяется между тремя областями / I /, ОПЗ полупроводника s, плотной частью двойного заряженного слоя в электролите (слоем Гельмгольца) ц , и диффузной частью двойного слоя (слоем Гуи) . Обычно, при использовании достаточно концентрированных электролитов, падением потенциала в слое Гуи можно пренебречь. Тогда в системе полупроводник - водный электролит моноатомный слой Гельмгольца создается в результате адсорбции групп Н и ОН" на поверхности полупроводника, и падение потенциала ц за висит от концентрации протонов в растворе или от рН раствора / б /. В то же время падение потенциала в ОПЗ полупроводника v c, может определяться процессами токопереноса. Поскольку толщина слоя Гельмгольца составляет несколько ангстрем, что на . 3-4 порядка меньше толщины ОПЗ, то ни процессы токопереноса ни приложение внешнего смещения не оказывают влияния на величину н / 6 /. Тот факт, что все внешнее смещение падает в ОПЗ и уровни ионов в электролите при постоянном рН раствора оказываются зафиксированными относительно зонной структуры полупроводника, является важной отличительной особенностью контакта полупроводник - электролит. Используя факт постоянства \ои , и выражение для темпа переноса с участием флуктуирующих уровней ионов в электролите (1.9), было получено выражение для вольт - амперной характеристики контакта полупроводник - электролит / 6 /: где J -" о отклонение поверхностного потенциала полупроводника от равновесного значения, называемое перенапряжением. Это выражение аналогично известному эмпирическому закону Та-феля для металлических электродов / I /: в котором при анодной поляризации cL =0 (для VU - типа полупроводника), а при катодной поляризации & =1. Экспоненциальный характер катодной ветви ВАХ контакта полупроводник - электролит практически всегда выполняется, но й обычно отличается от единицы. Так, для реакции катодного восстановления водорода на кремнии П - типа получен наклон тафелевской прямой -_L =0,1 В в растворе HF и 0,095 в В в щелочных растворах .

В том случае, если электронный перенос через границу полупроводник - электролит не происходит либо по причине отсутствия неосновных носителей (анодная ветвь тафелевского закона(ьП))» либо из-за отсутствия подходящих энергетических уровней ионов в электролите (индифферентные электролиты), система ЭП является идеально поляризуемой, и для ее исследования сутехом можно использовать обычные электрофизические методы, применяемые для МДП и МП структур / I /.

На первый взгляд кажется, что наличие диэлектрической пленки на поверхности полупроводника должно полностью блокировать перенос заряда между полупроводником и электролитом и, следовательно, система ЭДП должна быть идеально поляризуемой. Однако в действительности это предположение оказывается справедливым только в области относительно слабых электрических полей в диэлектрике менее ЮЧВ/см, а при больших полях 10 + 10 В/см в системе ЭДП наблюдаются электрохимические реакции.

Характерной особенностью ЭДП систем является возможность достижения при анодной поляризации полей в диэлектрике 2 10 В/см, что невозможно в МДП системах, где при полях 7 10 В/см происходит лавинный пробой, вызванный инжекцией электронов из металла в зону проводимости диэлектрика. Такая возможность связана с тем, что заполненные электронами уровни ионов в электролите расположены значительно ниже уровня Ферми большинства металлов. Кроме того величина барьера для электронов на границе электролит - диэлектрик может варьироваться, например путем изменения рН раствора / 13 /, что позволяет управлять инжекционной способностью электролитического контакта и дает возможность исследовать ЭДП системы как в режиме монополярной, так и биполярной инжекции.

Электрохимические реакции в системе ЭДП в области потенциалов анодной поляризации (положительное смещение кремниевого электрода) исследованы достаточно широко и могут быть классифицированы по механизму переноса заряда через диэлектрик. Рассмотрим кратко основные механизмы таких реакций.

Перенос ионов через диэлектрик . Типичным примером электрохимической реакции данного типа является анодное окисление полупроводников / 14 /. Доставка ионов кислорода или гидроксила к поверхности полупроводника либо перенос атомов подложки к электролиту осуществляется в сильных электрических полях путем эстафетного механизма переноса между некоторыми потенциальными ямами для ионов в диэлектрике. В работах / 15-18 / исследовался процесс превращения термического окисла кремния в анодный. Было показано, что в электрических полях 2 10 В/см происходит отрыв атомов кремния от подложки, их перенос через слой термической $iC 2 и формирование анодного окисла на внешней границе. При этом наблюдается увеличение плотности ПЭС вследствие деструкции границы разде-ла 9 i - S { Оа .В сильных электрических полях 10 В/см наблюдается проникновение из раствора в диэлектрик и других ионов кроме О и 0И" , например, ионов фтора Р" / 19 /. В этом случае взаимодействие ионов V с ловушками для дырок в нитриде кремния приводит к нейтрализации предварительно захваченного на них заряда вблизи границы раздела Ь{ - n N/z,.

Исследование профиля захваченного заряда в нитриде кремния емкостными методами в системе ЭНОП

Как видно из рисунка, указанная обработка приводит к значительному увеличению тока (примерно в 100 раз) по сравнению с обычными ДВАХ, причем амплитуда импульса тока уменьшается при действии каждого последующего пилообразного импульса. После прохождения некоторого числа импульсов (обычно 10) восстанавливается исходная ДВАХ, аналогичная изображенной на рис.1.6. Напряжение плоских зон ЭН0П структуры в этих опытах существенно не изменяется. На рис.1.8 приведены зависимости величины заряда Qm » протекающего во время действия импульса от номера импульса Wi . Видно, что зависимость Qwi( ) определяется длительностью катодной обработки и типом электролита. Так, в безводном электролите на основе ДМФА резко убывает с ростом Vvt (кривая 3 на рис. 1.8).

Приведенные выше экспериментальные данные свидетельствуют о том, что помимо обычного катодного процесса с выделением молекулярного газообразного вводорода, при катодной поляризации может происходить накопление восстановленного водорода в пленке нитрида кремния. Так как атомарный водород чрезвычайно активен, то он легко образует связи с кремнием и азотом в аморфной структуре нитрида. Накопленый в 9эт. ,л/4 водород электрически нейтрален, и не вызывает сдвига C-V ЭН0П структуры. При анодной поляризации ЭН0П системы происходит обратный процесс: электрохимическая реакция, характеризующаяся разрывом связи i-H или (что гораздо более вероятно) Л/-Н и образованием протона (Л/-Н)+1г - (#)+ Н+ , а затем дрейф протонов по микроканалам 1 в электролит. Это и вызывает наблюдаемое резкое увеличение тока при импульсной анодной поляризации ЭН0П структур после катодной обработки. Естественно, что по мере выделения накопленного водорода токи уменьшаются. Полное количество накопленного в нитриде водорода при катодной поляризации можно оценить, просуммировав все QK.

Эти оценки для системы с водным электролитом дают величину Ю13 атомов/см2. 1. Область высокой поляризуемости ЭНОП системы с водным электролитом ограничивается потенциалом -2,6 В, при превышении которого наблюдается ток катодного восстановления водорода в микропорах нитрида кремния. Наличие большого катодного тока не позволяет осуществить "запись" отрицательного и "стирание" положительного заряда в ЭНОП системе с водным электролитом. Использование безводного электролита устраняет это ограничение. 2. Применение метода динамических вольт-амперных характеристик позволяет исследовать кинетику электрофизических и электрохимических процессов в ЭНОП системах и определять величину захваченного в нитриде кремния положительного заряда и положение его центроида. 3. Протекание катодного тока в системе ЭНОП сопровождается накоплением нейтрального восстановленного водорода в нитриде кремния, который может выделяться в виде протонов при анодной поляризации.

В последнее время в микроэлектронике широкое распространение получили электрически перепрограммируемые запоминающие устройства на основе структур металл - нитрид кремния - окисел кремния -полупроводник (ШОП ЭППЗУ) / 33, 37-41 /. Основным элементом таких приборов является ШОП транзистор, схематически изображенный на рис.2.I. Пороговое напряжение отпирания такого р-канального МНОПТ может изменяться при инжекции заряда в подзатворный диэлектрик. Так, при достаточно большом отрицательном смещении на затворе происходит инжекция дырок из кремниевой подложки через туннельно-прозрачный слой гОг. в пленку нитрида кремния и их захват на ловушки в 9 1 4 . Захваченный положительный заряд вызывает сдвиг порогового напряжения МНОПТ ( VT ) в сторону больших отрицательных величин и запирает транзистор (состояние логического нуля). И наоборот, при подаче на затвор импульса положительной полярности, вследствие инжекции и захвата в нитриде кремния электронов образуется отрицательный заряд, который сдвигает Vj в сторону положительных величин и приводит к отпиранию МНОПТ (логическая единица).

Рассмотрим на качественном уровне физические процессы, происходящие при поляризации ШОП структуры положительным смещением на затворе и инжекции электронов из кремния в нитрид . На рис.2.2 приведена энергетическая диаграмма структуры ftSvi - iQp-Qi /Vfy -At при положительном смещении на полевом электроде. Если приложенное смещение достаточно велико и создает электрическое поле в нитриде

Процессы, происходящие при инжекции дырок в нитриде кремния под действием отрицательного напряжения на затворе аналогичны.

Методика расчета профиля захваченного заряда в диэлектрике структуры Si-S1.O2. - Si5N4

Очевидно, что эта характеристика неоднозначно связана с распределением заряда. Тем не менее, метод центроида заряда широко использовался для изучения электрофизических процессов в МНОП структурах. Так, в работах / 36,53 / впервые было показано, что захваченный заряд распределен в нитриде кремния на достаточно больших расстояниях от границы раздела .02.-. и величина 6с достигает значений 1/3 Х[. Этот факт опроверг существовавшее мнение о том, что захваченный заряд локализован на границе раздела Я іОг.- 1 л// либо на незначительном уделении от нее / 33,37 /. Сравнение экспериментальных данных о центроиде заряда с расчетом этой величины, выполненное в работе / 54 / позволило оценить такие параметры центров захвата в нитриде кремния,как их концентрацию ( Mt = 5 1018 см""3) и сечение захвата ( оt = 5 КГ13 см2). Более полную информацию о распределении заряда в принципе позволяют получить измерения его центроида при послойном стравливании диэлектрика. Такие измерения описаны в работе / 55 /, однако,полученные этим методом,результаты вызывают сомнение из-за некорректной постановки эксперимента. Действительно, измерения проводились в системе МНОП и металлический полевой электрод каждый раз наносился после очередного стравливания слоя диэлектрика. Процесс нанесения металлического покрытия может оказывать существенное влияние на свойства диэлектрика. Очевидно, по этой причине были получены довольно низкие значения плотности захваченного заряда см и однородное его распределение по всей толщине пленки. Более перспективным было бы использование в этом методе электролитического контакта, однако и в этом случае трудно получить реальное распределение заряда, т.к. необходимо производить инжекцию заряда в г /, при постоянной напряженности электрического поля в диэлектрике.

Очень перспективным для исследования МНОП структур является метод измерения профиля заряда, описанный в работе / 56 /, и заключающийся в следующем. После инжекции заряда в диэлектрик МНОП транзистора алюминиевый полевой электрод стравливается и измеряется проводимость ( G) между стоком и истоком транзистора в процессе травления нитрида кремния. Профиль захваченного заряда (х) можно получить дифференцируя зависимость 6(х) где ь - длина канала транзистора, W - ширина канала, МЛ- подвижность носителей в канале транзистора.

Наряду с такими достоинствами, как сравнительно высокая точность, простота и экспрессность этому методу присущ принципиальный недостаток, связанный с необходимостью учета зависимости подвижности носителей в канале при изменении изгиба зон на поверхности кремния в процессе стравливания диэлектрика, (чего,кстати, не учитывали авторы работы). Кроме того, эксперимент в том виде, в каком он был представлен в работе / 56 / некорректен, т.к. травление слоев нитрида кремния проводилось в ортофосфорной кислоте при температуре 180С. При таких температурах происходит "растекание" захваченного заряда по всей пленке и заметная его релаксация. Очевидно, по этой причине получены заниженные значения10х см и однородное распределение заряда.

Определение профиля захваченного в диэлектрике заряда проводилось также путем исследования кинетики деполяризации МНОП структур / 47,57,58 /. В этих работах измерялись временные зависимости порогового напряжения ЛГТ МНОПТ / 57 / либо напряжения плоских зон W& МНОП структуры / 58 / в процессе "стенания" заряда. Воспользовавшись приведенной выше зависимостью (2.4) для скорости стекания заряда и предполагая, что можно расчитать зависимость о(х) в области толщин га 4 вблизи границы ЬіС 2 -. . Однако такой метод определения профиля захваченного заряда, связанный с модельным расчетом, основан на целом ряде упрощающих предложений, что значительно снижает его ценность. В частности, при выводе соотношения (2.4) предполагалось наличие моноэнергетического уровня ловушек в нитриде кремния, которые разряжаются только путем прямого туннели-рования в кремний / 47 /. Кроме того, предполагалось, что процесс деполяризации ловушек распространяется вглубь 9 І5/ 4 резким фронтом / 57 /. Соотношение (2.8) также основано на допущении о том, что практически весь заряд расположен вблизи полупроводникового электрода. Таким образом, данный метод может быть использован только для качественных оценок, что и было сделано в работах / 57,58 /.

Проведенный анализ литературных данных позволяет сделать вывод о том, что распределение захваченного заряда в диэлектрике МНОП структур является важной характеристикой, как с практической точки зрения, так и с точки зрения изучения физических процессов в МНОП структурах. Однако, достоверных экспериментальных данных об этой характеристике в настоящее время нет, поскольку большинство используемых методов измерений обладает существенными недостатками.

Исследование неоднородных диэлектрических покрытий, методом послойной эллипсометрии

Таким образом, по зависимости релаксационного тока в системе ЭДП в процессе растворения диэлектрика можно определить профиль фиксированного заряда в диэлектрике.

Строго говоря, измерение тока в процессе травления диэлектрика уже использовалось ранее в работах / 29,30 / для определения профиля ионного заряда в диэлектрике системы кремний - окисел кремния -электролит. Однако эти измерения проводились при анодной поляризации кремниевого электрода и наблюдаемые токи составляют 10 а, что на 4-5 порядков больше чем предполагается при релаксации заряда. Очевидно, в случае присутствия в диэлектрике ионного заряда может происходить электрохимическая реакция окисления ионов щелочных металлов / 30 /.

Описанный метод определения профиля заряда достаточно прост, так как не требует ни изготовления специальной тестовой структуры ни применения сложного электроизмерительного оборудования. Использование электрохимического зонда, описанного в / 31 / позволяет в одном цикле осуществлять и поляризацию vbA/4 в системе ЭНОП , и измерение вольт-фарадных характеристику измерение релаксационных токов. Точность данного метода по сравнению с емкостными методами, используемыми в данной работе, значительно выше, так как нет операции двойного дифференцирования. К достоинствам данного метода можно отнести также и то, что он,в отличии от емкостных методов, может использоваться для исследования достаточно толстых диэлектрических покрытий.

Однако на ряду с указанными преимуществами, существуют ограничения применимости данного метода, которые заключаются в следующем. Как уже упоминалось выше, выражение (2.23) справедливо в тог случае, если встроенный заряд велик и на поверхности полупроводника реализуются условия сильного обогащения либо инверсии.

В процессе стравливания диэлектрика величина встроенного заряда уменьшается и условия на поверхности полупроводника могут измениться. В случае возникновения слоя истощения в приповерхностной области полупроводника величина Cs становится сравнимой с С{ и определение $( ) по формуле (2.23) становится некорректным (наблюдается занижение по сравнению с действительным значением] Этот факт необходимо учитывать при определении профиля заряда. Особенно это относится к случаю отрицательного встроенного заряда в диэлектрике при обычно наблюдаемом положительном заряде ПЭС на границе г - 0 . В этом случае при травлении диэлектрика изгиб зон на поверхности полупроводника изменяется от инверсионного ( при больших толщинах) до обогащающего ( при малых толщинах диэлектрика). Оценки величины изменения напряжения плоских зон ЭНОП структуры показывают, что даже в этом самом неблагоприятном случае при обычной плотности положительного заряда на границе раздела. 3 10 см и типичных для 2 / 4 значений объемной плотности отрицательного заряда 10хи см и емкости 10 ф/см , измерения 9 ) корректны вплоть до толщин диэлектрика 50+80 SL

Существенным фактором, ограничивающим использование данного метода является зависимость скорости травления диэлектрика от толщины а также величина неоднородности фронта травления диэлектрика. Однако при совершенной технологии получения аморфных диэлектрических покрытий типа термической двуокиси кремния или пиролитичес-кого нитрида кремния роль этих факторов может быть сведена к минимуму.

Скорость травления и однородность по толщине исследуемых пленок І2 4 контролировалась с помощью эллипсометрии с послойным травлением. На рис. 2.12 приведена типичная зависимость толщины пленки SV A/Z, ОТ времени травления в 25 % HP . Приведенные данные свидетельствуют о том, что на зависимости сЦ ч) существуют два участка с примерно постоянной скоростью травления 100 Й/мин в интервале (800 4- 250) А и 160 Я/мин в интервале (200 0) А с небольшой переходной областью между ними. Учет такой зависимости при расчете (ос) не представляет труда. Однако следует помнить, что наличие неконтролируемых примесей или инородных включений в пленке Sl может иногда приводить к локальным изменениям скорости травления, и , следовательно, влиять на измеряемую величину ( ,) .

Величина макроскопической неоднородности поверхности нитрида кремния составляла примерно 20 А ПО данным эллипсометрических измерений. При травлении пленки нитрида кремния эта величина не изменяется. 0 величине микроскопической неоднородности поверхности пленки нитрида кремния можно судить по форме экспериментальной зависимости интенсивности отраженного от пластины светового пучка от угла поворота поляризатора и анализатора в эллипсометрических измерениях / 64 /. Поскольку форма зависимости T( , n)вблизи минимума и сама величина минимальной интенсивности практически не изменяются при послойном травлении пленки нитрида кремния, то можно считать, что в процессе травления не происходит существенного изменения микрорельефа поверхности Sw,л/4

0 высокой однородности фронта травления свидетельствуют также данные измерений ;вольт-фарадных характеристик ЭН0П системы при послойном травлении диэлектрика, которые показывают, что максимально возможная микронеоднородность толщины SlzA/ не превышает 20 30 А.

Похожие диссертации на Процессы переноса и захвата заряда в системе электролит-нитрид кремния-окисел-кремний