没有等离子处理对PECVD培养的SiO薄膜的结构和电气性能的影响

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 半导体物理 半导体物理
• 表面化学 表面化学

背景情况:

• 二氧化 (SiO2) 薄膜在半导体设备中至关重要,但会出现缺陷,例如氧空位和亚氧化状态.
• 这些缺陷降低介电性能,影响设备的稳定性,可重复性和可靠性.
• 先进的后处理方法对于克服尺寸缩小设备中的这些局限性至关重要.

研究的目的:

• 为了研究氧化 (NO) 血处理对SiO2膜的电气和化学性能的影响.
• 评估NO等离子处理在提高SiO2膜的介电性能和可靠性的有效性.
• 探索NO等离子体作为下一代半导体设备的后处理方法的潜力.

主要方法:

• 使用等离子体增强化学蒸汽沉积 (PECVD) 来沉积SiO2薄膜.
• 片被NO等离子处理了不同的时间 (0,1,4,10分钟).
• 分析了电气特性 (泄漏电流,分解场,C-V特性),化学结构 (XPS) 和表面形态 (AFM).

主要成果:

• 泄漏电流密度减少了两倍以上,并且在NO等离子处理10分钟后,故障电场显著增加.
• 电容电压测量表明固定电荷和接口陷密度 (D_it) 大幅减少,几乎减少了10倍.
• XPS证实了亚氧化物状态的减少和稳定的Si-O键的形成,而AFM显示了表面粗度的减少.

结论:

• NO等离子处理有效地使接口缺陷无能化,并改善SiO2膜的介电性能.
• 该处理提高了用于半导体应用的SiO2薄膜的稳定性,可重复性和可靠性.
• NO等离子处理为制造先进半导体设备中的高性能介电层提供了一个有希望和可行的方法.