Estudio de las propiedades dielectricas de peliculas de oxido de silicio crecido termicamente en ambiente de oxido nitroso
Date
2002
Authors
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Publisher
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Abstract
En este trabajo se presenta un estudio sobre las propiedades eléctricas en la interfäz silicio/óxido de silicio nitridado, esto debido a que el avance tecnológico ha hecho necesaria la búsqueda de materiales alternos al dióxido de silicio (SiO₂) en la fabricación de dispositivos MOS con películas delgadas, ya que cuando se manejan espesores de compuerta menores de 100 A el SiO₂ presenta problemas tales como: exceso de corriente de fuga, daño por electrones calientes, difusión de boro desde el óxido hasta el semiconductor, rompimiento del dispositivo durante la operación, entre otros, que impiden un buen desempeño en los dispositivos. Para esto, el óxido de silicio nitridado se depositó térmicamente en un horno vertical dentro de un ambiente de óxido nitroso (N₂O), elaborándose dispositivos metal- óxido-semiconductor (MOS). Se efectuaron una serie de crecimientos variando la presión y temperatura en un rango de 1-3 atm. y de 1000-1150 °C, respectivamente. Para dicho estudio se realizaron: (1) Mediciones Capacitancia-Voltaje (C-V) con el fin de cuantificar la densidad de estados que existen en la interfáz óxido/semiconductor, el método empleado fue el de Terman, esto con la ayuda de un programa en MATHCAD desarrollado en el CIDS-ICUAP. (2) Mediciones de integridad del óxido, que incluyen la obtención del campo eléctrico que puede resistir el aislante sin romperse, utilizando la técnica de
rompimiento con rampa de voltaje (TZDB). También se llevó a cabo la determinación de la carga para la ruptura QBD mediante el método de esfuerzo con corriente constante (TDDB-I). Los resultados obtenidos nos indican que el óxido de silicio nitridado presenta una muy baja densidad de estados en la mitad de la banda prohibida del silicio y, además, en ciertas condiciones, soporta campos eléctricos hasta por arriba de 9 MV/cm. Así mismo, se realizó una comparación entre las películas de SiO₂ nitridado y SiO2 térmico "puro" (sin contenido de nitrógeno), obteniendo como resultado que los óxidos nitridados exhiben propiedades dieléctricas notablemente superiores a las películas de óxido de silicio convencionales.