Формирование подзатворного диэлектрика нанометровой толщины методом быстрой термообработки

Проведены исследования толщины и оптических характеристик тонких пленок SiO₂, полученных одно-, двух- или трехстадийным процессом быстрой термической обработки (БТО) при атмосферном давлении, импульсами длительностью 6, 12 и 20 с. Для получения тонких пленок SiO₂ методом БТО в качестве исходных образцов использовали пластины кремния КЭФ4,5 (100). Предварительно образцы окислялись при 1000 °С во влажном кислороде (толщина полученного SiO₂ d = 100 нм), затем в растворе плавиковой кислоты проводилось полное снятие оксида кремния, после пластины подвергались химической очистке по технологии Radio Corporation of America (RCA). Окисление в стационарной атмосфере кислорода производилось в одну или две стадии при нагреве пластин импульсом света разной мощности до максимальных температур 1035 – 1250 °С, а также трехстадийным процессом, где заключительным этапом был отжиг в атмосфере азота либо в формовочном газе (N₂ 97 % + H₂ 3 %). Были проведены исследования характеристик азотированных в N₂ барьерных структур SiO₂-Si, полученных процессом БТО световыми потоками импульсами секундной длительности для улучшения электрофизических параметров оксидов затвора методом БТО, что представляет интерес для интегральных микросхем (ИС) с большой плотностью расположения активных областей приборов.

1. Ahopelto J., Ardila G., Baldi, L. Balestra F., Belot D. NanoElectronics roadmap for Europe: From nanodevices and innovative materials to system integration. Solid-State Electronics. Elsevier. 2019;155:7-19. DOI: 10.1016/j.sse.2019.03.014

2. Deleonibus, S. Electronic Devices Architectures for the NANO-CMOS Era. Воса Raton: CRC Press; 2019.

3. Krasnikov G.Ya. [Design and technological features of submicron MOS transistors]. Tekhnosfera = Technosphere, 2011. (in Russ.)

4. Borisenko V.E. Hesketh P.J. Rapid Thermal Processing of Semiconductors. New York: Springer Science+Business Media; 1997.

5. Fair R.B. Rapid thermal processing: science and technology. Boston: Academic Press; 1993.

6. Nishi Y. Doering R. Handbook of semiconductor manufacturing technology. Воса Raton: CRC press; 2008.

7. Pilipenko V.A. [Thermal oxidation model of silicon during rapid heat treatment] Bulletin of BSU. Series 1, Physics. Maths. Computer science = Vestnik BGU. Seriya 1, Fizika. Matematika. Informatika. Minsk: Izd. centr BGU;2006;(2):35-39. (in Russ.)

8. Christiano V., Filho S.G. dos Santos. Physical characterization of ultrathin silicon oxynitrides grown by Rapid Thermal Processing aiming to MOS tunnel devices. Rio de Janeiro: IOP Conference Series. Materials Science and Engineering. IOP Publishing. 2015;76:01200.

9. Svetlichny A.M., Shlyakhovoy D.A. [Estimation of the effect of IR radiation on the growth rate of silicon dioxide]. Izvestiya Yuzhnogo federal'nogo universiteta. Tekhnicheskiye nauki = Bulletin of the Southern Federal University. Technical science. 2000;17(3). (in Russ.)

10. Lu Z.H. Growth of ultrathin nitride on Si (100) by rapid thermal N 2 treatment. Rapid Thermal and Other Short-time Processing Technologies: Proceedings of international symposium. 2000;(9): 223-229.

11. Korolev M. A., Krupkina T. Y., Reveleva M.A. [Technology, designs and methods of modeling silicon integrated circuits]. Moscow: Binom. Knowledge laboratory; 2015. (in Russ.)

12. Gritsenko V.A. [Atomic structure of amorphous nonstoichiometric silicon oxides and nitrides]. Uspekhi fizicheskikh nauk = Physics-Uspekhi 2008;178(7):727–737. (in Russ.)

13. Diniz J.A. Formation of Ultra-Thin Silicon Oxynitride Films by Low-Energy Nitrogen Implantation. MRS Online Proceedings Library Archive. 1995;396:249-254. DOI: 10.1557/PROC-396-249.