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J. Phys. Colloques
Volume 49, Numéro C4, Septembre 1988
ESSDERC 8818th European Solid State Device Research Conference |
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| Page(s) | C4-413 - C4-416 | |
| DOI | https://doi.org/10.1051/jphyscol:1988487 | |
18th European Solid State Device Research Conference
J. Phys. Colloques 49 (1988) C4-413-C4-416
DOI: 10.1051/jphyscol:1988487
SUPERFICIAL-ENHANCED THERMAL NITRIDATION OF SiO2 THIN FILMS
A. GLACHANT1, B. BALLAND2, A. RONDA3, J.C. BUREAU2 et C. PLOSSU21 CRMC2-Département de Physique, Faculté des Sciences de Luminy, Case 901, F-13288 Marseille Cedex 9, France
2 Laboratoire de Physique de la Matière (CNRS-UA 358), Bât. 502, INSA de Lyon, 20, Av. A. Einstein, F-69621 Villeurbanne Cedex, France
3 LISE, Facultés Universitaires N.D. de la Paix, 61 rue de Bruxelles, B-5000 Namur, Belgium.
Résumé
La nitruration superficielle de films minces (~ 13nm) de SiO2 peut être stimulée en pratiquant des recuits répétitifs entre 900°C et 1200°C dans une faible pression (≤10-1mbar) d'ammoniac de pureté contrôlée. La zone superficielle nitrurée s'étend alors sur 3 à 4 nm avec une décroissance rapide de la concentration d'azote en fonction de la profondeur. Les résultats expérimentaux suggèrent que les espèces amines NHX (0 < X < 3) sont essentielles dans le processus de nitruration de SiO2 par NH3. Des structures Al/SiO2 nitrurée/Si(100)p ont été fabriquées in situ ou non. En optimisant les conditions de nitruration, les mesures électriques révèlent une faible densité d'états d'interface (1010 à 1011 eV-l cm-2), une bonne tenue à l'injection d'électrons caractérisée par un équilibre entre piégeage et dépiégeage dans la région nitrurée et un champ destructif parfois supérieur à 10 MV cm-1.
Abstract
Superficial nitridation of thin (~ 13nm) SiO2 films can be enhanced using annealing cycles of short duration at high temperatures (900°C-1200°C) in low pure ammonia pressures (≤10-1mbar). The nitrided surface region is 3 to 4 nm wide with a rapidly decreasing nitrogen concentration versus depth. The experimental data suggest that amine NHX (0 < X < 3) species are essential in the nitridation process of SiO2 using NH3 gas. Al-gat/nitrided SiO2/Si(100)p capacitors have been prepared in situ or not. Electrical measurements show that a low interface-state density (1010 to 1011 eV-l cm-2), a good stability during electron injection due to a balance between trapping and detrapping in the nitrided region of SiO2 and a destructive breakdown field as high as 10 MV cm-1 can be achieved by optimizing nitridation conditions.