Ultra-płytka implantacja fluoru z plazmy w.cz. jako metoda poprawy właściwości elektro-fizycznych struktur MIS z dielektrykami bramkowymi wytwarzanymi metodą PECVD

W pracy przedstawiono analizę zmian parametrów elektrycznych i niezawodnościowych, jakie wprowadza obecność bogatej we fluor warstwy w strukturze bramkowej układu MOS (MIS] z dielektrykami bramkowymi wytwarzanymi metodą PECVD. Powierzchnia podłoży krzemowych przed wykonaniem struktur testowych poddana została odmiennie, niż spotyka się to najczęściej w literaturze, procesom ultra-płytkiej implantacji jonów z plazmy CF₄. Uzyskane wyniki wskazują, że badane układy MOS (MIS), wykonane na zmodyfikowanych podłożach krzemowych, charakteryzują się mniejszymi (co do wartości bezwzględnej) wartościami napięcia płaskich pasm (UFB) oraz ładunku efektywnego (Qeff) w porównaniu do struktur referencyjnych. Nie zmienia się natomiast znacząco gęstość stanów powierzchniowych w środku pasma energii zabronionej krzemu (Ditmb). Wprowadzenie fluoru w obszar graniczny półprzewodnik/dielektryk struktur MOS (MIS) powoduje w konsekwencji także nieznacznie zmniejszenie wartości przenikalności elektrycznej warstw dielektrycznych.

---

In this work, the analysis of changes in electro-physical and reliability properties, which introduce fluorine-rich dielectric layer formed in the gate of MOS (MIS] structures with PECVD dielectric layers, has been reported. In contrary to commonly found in literature ways, ultra-shallow fluorine implantation from CF₄ plasma of silicon substrates, before the fabrication of test structures, was performed. Presented results have shown, that investigated MOS (MIS) structures, fabricated on modified silicon substrates, are characterized by lower (in absolute values) flat-band voltage (UFB) and effective charge (Qeff) values in comparison to reference structures. Moreover, interface states density in the middle of silicon forbidden band values (Ditmb do not seem to differ significantly In consequence, introduction of fluorine into the semiconductor/dielectric interface of MOS (MIS] structure results in a small decrease of permittivity constant of PECVD dielectric layers.