Processos termicos rapidos RTO / RTA para fabricação de dispositivos MOS / Rapid thermal process RTO / RTA for MOS devices fabrication

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2005

RESUMO

Filmes ultra-finos e finos de óxido de silício (SiO2) foram obtidos por oxidação (RTO) e recozimento (RTA) térmicos rápidos, usando diferentes temperaturas de 600, 700, 800 e 960oC por 40s, em ambiente de oxigênio e de nitrogênio, respectivamente. A caracterização por elipsometria (para índice de refração fixo de 1.46), por microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e por espectrometria de infra-vermelho (FTIR) revelou valores de espessura do óxido entre 2 e 10 nm, a presença de ligações Si-O, confirmando a formação dos filmes de óxido de silício, e baixa rugosidade na interface óxido-Si, respectivamente. Estes filmes foram usados como isolantes de porta de capacitores MOS (Metal-Óxido- Semicondutor). Estes dispositivos foram fabricados com diferentes eletrodos de porta de Al, Al/Ti, poli-Si N+ (com resistência de folha de 20 Ω/��, obtida por ativação RTA) e sinterizados em 450oC em ambiente de gás verde. Os capactiores MOS foram usados para se obter as medidas de capacitância-tensão (C-V) e corrente-tensão (I-V). Adotou-se uma constante dielétrica relativa de 3.9 (SiO2) para extrair das curvas C-V sob condição de acumulação a espessura elétrica efetiva (EOT) dos filmes, resultando em valores entre 2 e 10 nm. Foram obtidas densidades de corrente de fuga entre 1.23 μA/cm2 e 2.3 A/cm2, extraídas das medidas I-V para tensão de porta de –1 V. Além disso, empregou-se o recozimento térmico rápido (RTA), em 1000oC por 40s, para a ativação de dopantes tipo N (P e As) em camadas de Si mono cristalino e em camadas policristalinas de SiGe, respectivamente, para a fabricação de diodos e de capacitores MOS. Foram fabricados diodos com estrutura N+/P, usando a implantação de íons de 75As+ e a ativação RTA. Uma profundidade de junção de 0.3 μm (resultado simulado por programa de computador ATHENA) e um fator de idealidade de 1.16 foram obtidos para estes diodos. Foram fabricados capacitores MOS com eletrodos de porta depoli-SiGe N+ (obtidos por implantação de íons de 31P+ e ativação RTA), e com dielétricos de porta de oxinitreto de silício crescidos por oxinitretação por plasma de alta densidade. Estes filmes de SiOxNy apresentaram um EOT de 3.2 nm e uma densidade de corrente de fuga de 6mA/cm2. Obteve-se baixa resistência de folha de 8 Ω/�� para os eletrodos de porta de poli-SiGe N+. Todos estes resultados indicaram que as junções N+/P e os dielétricos e os eletrodos policristalinos de porta obtidos por processos RTO e/ou RTA podem ser usados para tecnologias MOS com dimensões maiores que 130 nm.

ASSUNTO(S)

dieletricos filmes finos - propriedades eletricas semicondutores amorfos filmes semicondutores transistores de efeito de campo oxide rta ativation rto annealing semicondutores - difusão

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