ARSENIC SEGREGATION IN POLYSILICON AND AT THE POLY/SINGLE CRYSTALLINE SILICON INTERFACE

Résumé
La ségrégation de l'arsenic aux joints de grains des films de silicium polycristallin fortement dopés a été comparée à la ségrégation de l'arsenic à l'interface du silicium polycrystallin avec le substrat en silicium et avec le SiO₂. Des échantillons ayant subi divers traitements de surface avant le dépôt de gilicium polycristallin ont été étudiés à l'aide du microscope électronique à transmission, sur des sections transversales ; ces sections minces ont également été utilisées pour mesurer les profils de l'arsenic aux interfaces, par microanalyse aux rayons X à l'aide d'un microscope électronique à transmission et à balayage avec une résolution spatiale élevée (< 10 nm). La quantité de la ségrégation de l'arsenic aux joints des grains était environ 10¹⁵ cm^-2, ce qui correspond approximativement à une monocouche. La quantité trouvée était pratiquement la même aux interfaces avec le substrat de silicium (avec différents oxydes aux interfaces) et avec le SiO₂. On a estimé que la largeur de la zone à concentration accrue d'arsenic était interferieure à 5 nm.

Abstract
Arsenic segregation at the grain boundaries of highly doped polysilicon films was compared to the arsenic segregation at the interface of polysilicon to the silicon substrate as well as to SiO₂. Samples with various surface treatments prior to polysilicon deposition were studied by TEM of thin cross sections, which were also used to measure the arsenic profiles across the interface by x-ray microanalysis in a scanning TEM with high spatial resolution (< 10 nm) The amount of arsenic segregation at the grain boundaries was about 10¹⁵ cm^-2 which corresponds approximately to one monolayer. About the same amount was also found at the various interfaces to the silicon substrate (with different interfacial oxides) and to SiO₂. The width of the zone with increased arsenic concentration was estimated to be < 5 nm.