Механизм формирования фиксированного заряда в слое SiO₂, полученном термическим окислением кремния

Твердофазная рекристаллизация поверхностного слоя кремния после химико-механической полировки с использованием быстрой термической обработки импульсами секундной длительности – один из возможных путей улучшения поверхностных свойств кремния. Рассмотрено влияние быстрой термической обработки, приводящей к твердофазной рекристаллизации механически нарушенного слоя, на формирование фиксированного заряда в SiO₂ при термическом окислении кремния. Приведены результаты исследования пластин кремния электронного, легированного фосфором (КЭФ 4,5), и кремния дырочного, легированного бором (КДБ 12), ориентации <100> диаметром 100 мм после химико-механической полировки. Методом вольт-фарадных характеристик определялись напряжение плоских зон и плотность заряда на границе раздела «кремний – диоксид кремния», методом сканирующей зондовой электрометрии – поверхностное распределение этих характеристик до и после быстрой термообработки. Установлено, что быстрая термообработка на кремниевых пластинах КЭФ 4,5 и КДБ 12 ориентации <100> за счет твердофазной рекристаллизации механически нарушенного слоя приводит к уменьшению поверхностного потенциала по площади пластин и остаточного фиксированного заряда в диоксиде кремния в полтора раза.

1. Солодуха, В. А. Основы силовой электроники / В. А. Солодуха [и др.]. М.: Техносфера, 2019. 424 с.

2. Харченко, В. А. Проблемы надежности электронных компонент / В. А. Харченко // Известия вузов. Материалы электронной техники. 2015. Т. 18, № 1. С. 52–57.

3. Deal, B. E. Standardized Terminology for Oxide Charges Associated with Thermally Oxidized Silicon / B. E. Deal // IEEE Trans. Electron Devices. 1980. Vol. ED-27. P. 606–610.

4. Красников, Г. Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОП-транзисторов. В 2 ч. / Г. Я. Красников. М.: Техносфера, 2002. Ч. 1. 416 с.

5. Александров, О. В. Модель образования фиксированного заряда в термическом диоксиде кремния / О. В. Александров, А. И. Дусь // Физика и техника полупроводников. 2011. Т. 45, вып. 4. С. 474–480.

6. Контроль дефектов структуры кремний–диэлектрик на основе анализа пространственного распределения потенциала по поверхности полупроводниковых пластин / Р. И. Воробей [и др.] // Приборы и методы измерений. 2013. Т. 7, № 2. С. 67–72.

7. Базовые технологические процессы изготовления полупроводниковых приборов и интегральных микросхем на кремнии. В 3 т. / О. Ю. Наливайко [и др.]; под. ред. А. С. Турцевича. Минск: Интегралпо лиграф, 2013. Т. 1. 704 с.

8. Инновационные технологии и оборудование микроэлектронного производства / А. П. Достанко [и др.]; под ред. А. П. Достанко. Минск: Белар. навука, 2020. 283 с.

9. Твердофазная рекристаллизация механически нарушенного слоя кремния при быстрой термообработке / В. А. Пилипенко [и др.] // Доклады НАН Беларуси. 2018. Т. 62, № 3. С. 347–352.