Влияние импульсной фотонной обработки в среде азота на оптические и электрофизические характеристики слоев двуокиси кремния и ее границы с кремнием

Abstract

Методами инфракрасной Фурье-спектрометрии, спектральной эллипсометрии, времяпролет- ной масс-спектроскопии вторичных ионов, исследованиями вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик установлено влияние импульсной фотонной обработки в среде азота некогерентным потоком излу- чения от кварцевых галогенных ламп, направленным на нерабочую сторону пластины, обеспечивающей нагрев до 1150 °С за время около 7 с, на оптические свойства слоев двуокиси кремния толщиной 17,7 нм, сформированных пирогенным окислением кремния, легированного бором с ориентацией (100), и на электрофизические характеристики границы раздела ее с кремнием. Выявлено, что импульсная фотонная обра- ботка слоев двуокиси кремния приводит к уплотнению и перестройке ее структуры, а также к образованию в двуокиси кремния связей Si‒N, обеспечивающих нитридизацию SiO2. На это указывают сдвиг, умень- шение полуширины и напряжения основной полосы поглощения Si‒О-связи, уменьшение коэффициента преломления с 1,48 до 1,47 и увеличение толщины слоя до 18,2 нм. Показано, что нитридизация слоев SiO2 при импульсной фотонной обработке в атмосфере азота приводит к уменьшению тока утечки диэлектрика в четыре раза и плотности его заряда в 3,43 раза. Это соответственно в 2,19 и 3,01 раза больше, чем при об- работке в естественных атмосферных условиях за счет формирования на границе Si–SiO2 слоя с увеличен- ной концентрацией азота. Полученные результаты могут быть использованы при создании диэлектрических покрытий в изделиях электронной техники.