Influence de la technologie de fabrication sur les propriétés électriques des structures capacitives MIS

= Processing parameter influence on the electrical characteristics of MIS structures

• Auteur / Autrice : Marie-Françoise Blanc-Mignon
• Direction : Bernard Balland
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronqiue - Dispositifs de l'électronique intégrée
• Date : Soutenance en 1990
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPM - Laboratoire de Physique de la Matière (1961-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tungstène -- Composés

Semiconducteurs

MIS (électronique)

Résumé

La diminution de la taille des circuits VLSI, nécessite la recherche de nouveaux matériaux de grille et de diélectriques de grille. Les métaux réfractaires et leurs siliciures présentent l'avantage d'une meilleure conductivité que l'aluminium et le silicium polycristallin. La caractérisation électrique des structures MOS à grille tungstène et siliciure de tungstène , a permis de mettre en évidence l'influence des paramètres technologiques du dépôt : la pulvérisation et le recuit post-dépôt induisent une diffusion d'impuretés dans l'oxyde et à l'interface , déformant les caractéristiques capacitives. La nitruration de l'oxyde produit un diélectrique mieux adapté aux exigences de la VLSI que la simple oxydation du silicium (champ de claquage augmenté, diffusion d'impuretés limitée). L'analyse électrique (mesures capacitives, injection Tunnel et avalanche) des structures MIS , à oxyde nitruré sous plasma NH3, permet de suivre l'évolution en fonction du temps de nitruration, du piégeage en volume dans l'isolant et à l'interface silicium-isolant, ainsi que des caractéristiques des pièges. La nitruration assistée par plasma NH3 permet d'améliorer la qualité du diélectrique lorsque le temps de nitruration ne dépasse pas une heure. Le piégeage en volume est réduit et la dégradation de l'interface limitée.

[The shrinkage of the VLSI circuits size, requires research in new gate and dielectric materials. The refractory metals and their silicides advantageous because of a higher conductivity than aluminium and polysilicon. The electrical characterization of tungsten and tungsten silicides gate MOS structures,allows to exhibit the influence of the technological deposition parameters : sputtering and post deposition annealing induce a diffusion of impurities in the oxide and at the interface deforming the capacitance voltage characteristics. The oxide nitridation yields a dielectric better adapted for the VLSI requirements than the simple oxidation of silicon(higher breakdown field impurities barrier). Electrical analysis (capacitance measurement Tunnelling and avalanche injection) ,of the plasma nitrated oxide MIS structure,gives the evolution as a function of the nitration time,of the trapping in the insulating volume and at the silicon insulating interface,as well as the traps characteristics. Plasma nitration improves the dielectric quality when the nitration time does not exceed one hour. Trapping in the volume is decrease and the interface degradation limited. ]