Procesos de oxidación de Si mediante plasma de resonancia ciclotrónica de electrones

Se han fabricado estructuras MIS sobre Si (100) mediante un proceso en dos pasos: una primera exposición del sustrato de Si a un plasma ECR de oxígeno, que da lugar a la obtención de una capa de SiOx (en adelante PO-SiOx), seguido de un depósito de nitruro de silicio (SiN1.55:H) mediante plasma ECR. La estructura MIS resultante es de la forma Al/SiN1.55:H/PO‑SiOx/Si. Los dispositivos han sido caracterizados mediante la medida simultánea de las capacidades a alta y baja frecuencia, lo que permite conocer la calidad de la intercara PO‑SiOx/Si, calcular los espesores de la capa de PO‑SiOx y la velocidad de crecimiento del SiNx:H. Para caracterizar el proceso de oxidación se realizaron varias series de muestras variando en cada una un parámetro del proceso. Estos parámetros fueron: el tiempo de depósito del SiNx:H, el tiempo de oxidación, la temperatura del sustrato y el flujo total de O2.
Asimismo, se ha estudiado la estructura de enlaces del dieléctrico apilado mediante espectroscopia infrarroja. El espectro del dieléctrico apilado mostró la superposición de dos picos: uno de menor intensidad asociado al PO‑SiOx con el máximo en 1056 cm-1, y otro debido al SiN1.55:H con máximo en 860 cm-1. Estas medidas mostraron que la ley que rige el crecimiento del PO‑SiOx es dSiO = 2.7 tox0.26 nm donde dSiO es el espesor de la capa de PO-SiOx y tox es el tiempo de oxidación en min. Por lo que respecta a las características eléctricas, las estructuras presentaron mínimos de la densidad de trampas en la intercara (Dit) cercanos a 1011 eV-1cm-2. Este valor es inferior al que presentaron las estructuras sin oxidar, del tipo SiN1.55:H/Si. Además, los dispositivos apilados mostraron un barrido del nivel de Fermi mayor y una histéresis prácticamente despreciable.