Процессы нитризации подзатворного диэлектрика и их влияние на изменение плотности межслойных состояний МДП-структур
Н.В. Черкесова1, Г.А. Мустафаев1, А.Г. Мустафаев2
1 ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
2 ГАОУ ВО «Дагестанский государственный университет народного хозяйства»
DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.1070
Краткое сообщение
Аннотация: Процессы, протекающие в системе кремний-кислород-азот, представляет большое практическое значение, поскольку диэлектрические слои из материалов этой системы широко применяются в качестве барьеров для проникновения примесей, элементов накопительных конденсаторов, полевых изолирующих слоев и т.д. Интерес к созданию таких диэлектриков повысился в связи с использованием в технологических процессах этапа быстрого термического отжига, сопровождающегося возникновением на поверхности раздела быстрых поверхностных состояний и механических напряжений. В результате исследования определено что МДП-структурах изменение порогового напряжения, связано с захватом электронов на образующиеся при этом в объеме полупроводника ловушки. МДП-структуры с азотированным оксидом по сравнению с обычным оксидом обладают лучшей стабильностью. Исследования показали, что подавление процесса образования состояний на поверхности раздела зависит от степени азотирования. Характеристики МДП-структур под воздействием облучения существенно зависят от температуры и длительности быстрой термической нитризации.
Ключевые слова: металл–диэлектрик–полупроводник (МДП), оксинитрид кремния, нитризация, подзатворный диэлектрик, диоксид кремния, термообработка
- Черкесова Наталья Васильевна – к.ф.-м.н., доцент кафедры электроники и информационных технологий, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
- Мустафаев Гасан Абакарович – д.т.н., профессор кафедры электроники и информационных технологий, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
- Мустафаев Арслан Гасанович – д.т.н., профессор кафедры информационных технологий и информационной безопасности, ГАОУ ВО «Дагестанский государственный университет народного хозяйства»
Ссылка на статью:
Черкесова, Н.В. Процессы нитризации подзатворного диэлектрика и их влияние на изменение плотности межслойных состояний МДП-структур / Н.В. Черкесова, Г.А. Мустафаев, А.Г. Мустафаев // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 1070-1079. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.1070.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Bayat, K. Low temperature silicon oxinitride technology for compact cmos compatible planar optical devices / K. Bayat, S. Chaudhuri, S.K. Safavi-Naeini // Proceedings of the COIN-ACOFT 2007 - Joint International Conference on the Optical Internet and the 32nd Australian Conference on Optical Fibre Technology, Melbourne, Australia, June 24-27, 2007. – New York: IEEE Publ., 2007. – P. 1-3. DOI: 10.1109/COINACOFT.2007.4519157.
2. Chen, C.H. High-quality ultrathin (1.6 nm) nitride/oxide stack gate dielectrics prepared by combining remote plasma nitridation and LPCVD technologies / C.H. Chen, Y.K. Fang, C.W. Yang et al. // IEEE Electron Device Letters. – 2001. – V. 22. – I. 6. – P. 260-262. DOI: 10.1109/55.924835.
3. Karna, S.P. Electronic structure theory and mechanisms of the oxide trapped hole annealing process / S.P. Karna, A.C. Pineda, R.D. Pugh et al. // IEEE Transactions on Nuclear Science. – 2000. – V. 47. – I. 6. – P. 2316-2321. DOI: 10.1109/23.903771.
4. Imai, S. Formation and electrical characteristics of silicon dioxide layers by use of nitric acid oxidation method / S. Imai, M. Takahashi, K. Matsuba et al. // Acta Physica Slovaca. – 2005. – V. 55. – № 3. – Р. 305-313.
5. Yu, Z. Effect of nitrogen and hydrogen on the charge trapping properties of silicon rich oxide / Z. Yu, M. Aceves-Mijares, J. Carrillo // Proceedings of the International Caribbean Conference on Devices, Circuits and Systems, Playa del Carmen, Mexico, April 26-28, 2006. – New York: IEEE Publ., 2006. – P. 161-164. DOI: 10.1109/ICCDCS.2006.250854.
6. Doyen, C. Insight into HCI reliability on I/O nitrided devices / C. Doyen, V. Yon, X. Garros et al. // Proceedings of the IEEE International Reliability Physics Symposium (IRPS), Monterey, CA, USA, March 26-30, 2023. – New York: IEEE Publ., 2023. – P. 1-5. DOI: 10.1109/IRPS48203.2023.10117681.
7. Islam, A.E. Gate leakage vs. NBTI in plasma nitrided oxides: characterization, physical principles, and optimization / A.E. Islam, G. Gupta, S. Mahapatra, et al. // Proceedings of the International Electron Devices Meeting, San Francisco, CA, USA, December 11-13, 2006. – New York: IEEE Publ., 2006. – P. 1-4. DOI: 10.1109/IEDM.2006.346775.
8. Cavarsan, F.A. Characteristics of silicon oxide gate MOS capacitors formed by rapid thermal oxidation and annealing / F.A. Cavarsan, A. Toma, J.G. Fo et al. // Proceedings of the 15th International Conference on Advanced Thermal Processing of Semiconductors, Cannizzaro, Italy, October 02-05, 2007. – New York, IEEE Publ., 2007. – P. 197-202. DOI: 10.1109/RTP.2007.4383842.
9. Randriamihaja, Y.M. New hot carrier degradation modeling reconsidering the role of EES in ultra short N-channel MOSFETs / Y.M. Randriamihaja, X. Federspiel, V. Huard et al. // Proceedings of thIEEE International Reliability Physics Symposium (IRPS), Monterey, CA, USA, April 14-18, 2013. – New York: IEEE Publ., 2013. – P. XT.1.1-XT.1.5. DOI: 10.1109/IRPS.2013.6532116.
10. Terai, M. Effect of nitrogen profile and fluorine incorporation on negative-bias temperature instability of ultrathin plasma-nitrided SiON MOSFETs / M. Terai, K. Watanabe, S. Fujieda // IEEE Transactions on Electron Devices. – 2007. – V. 54. – I. 7. – P. 1658-1665. DOI: 10.1109/TED.2007.899432.
11. Son, Y. Characterization of near-interface oxide trap density in nitrided oxides for nanoscale MOSFET applications / Y. Son, C.-K. Baek, I.-S. Han et al. // IEEE Transactions on Nanotechnology. – 2009. – V. 8. – I. 5. – P. 654-658. DOI: 10.1109/TNANO.2008.2009760.