Caractérisations électriques d'oxydes nitrurés dans un plasma d'ammoniac

Electrical characterizations of thin oxides nitrided in an ammonia plasma

• Auteur / Autrice : Bernard Piot
• Direction : Jean-Claude Pfister
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microélectronique
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015) en cotutelle avec Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés libres

Sciences appliquees

Electronique

Oxyde mince

Nitruration

Interface si-sio#2

Vieillissement

Transconductance

Porteurs chauds

Mobilite

Barriere de diffusion

Résumé

Les proprietes electriques d'oxydes de grille minces nitrures dans un plasma d'ammoniac sont etudiees en relation avec de la composition du film. La nitruration plasma permet un controle precis de la quantite d'azote incorporee dans l'oxyde, et se caracterise par une tres forte activation de la nitruration superficielle de l'oxyde tandis que le volume et l'interface si-sio#2 sont peu modifies. L'oxyde nitrure possede d'excellentes proprietes de barriere a la diffusion des impuretes et des dopants provenant de l'electrode de grille, qui suppriment les effets nefastes de la penetration du bore dans sio#2 mince (piegeage, creation d'etats d'interface et de charges fixes negatives). La nitruration plasma modifie peu l'interface si-sio#2 (absence de creation d'etats d'interface, et augmentation moderee de la densite de charges fixes). Apres optimisation des conditions de nitruration et du recuit post-nitruration, des films presentant moins de piegeage que sio#2 et une plus grande stabilite de l'interface si-sio#2 sous injection de porteurs chauds sont obtenus. Ce comportement est correle respectivement avec la concentration d'hydrogene dans le film et la concentration d'azote a l'interface. La nitruration superficielle de l'oxyde n'influence que tres peu la tension de seuil et la mobilite a faible champ des transistors n et p, tandis que la transconductance sous fort champ vertical du transistor n est considerablement amelioree (+10 a 30%). Le gain en courant de saturation du transistor n qui en resulte, est conserve sur le bilan global de l'inverseur cmos, et une augmentation de 6% de la vitesse de propagation a ete mesuree pour une technologie duale cmos 0. 7 m. Les transistors nitrures presentent une moindre sensibilite aux degradations induites par l'injection de porteurs chauds. Une explication est proposee pour rendre compte de ces proprietes en relation avec la localisation de l'azote aux interfaces