Электретный эффект в структурах Si-SiO2 и Si-SiO2-Si3 N4

• Автор: Козодаев, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 196 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. Обзор литературы

§1.1 Строение и электрофизические свойства слоев и

§ 1.2 Механизмы накопления и релаксации заряда в структурах

Зі-8Ю2 и Бі-ЗіОг-Зіз^

§1.3 Поверхностные зарядовые состояния и электрически активные дефекты в структурах 8і-8Ю2 и 8і-8і02-8і2М

§1.4 Исследование электретного эффекта в структурах Зі-8Ю2 и

§1.5 Возможность практического применения структур Зі-БЮз и 8і-8Ю2-8і3К4 в качестве активных элементов субминиатюр-
ных электретных микрофонов
ГЛАВА II. Формирование электретных структур 8і-8Ю2 и
Зі-ЗЮтЗізК.,
§2.1 Технологические особенности изготовления структур

§2.1.1 Получение слоев диоксида кремния термическим окислением кремниевой подложки
§2.1.2 Плазмохимическое осаждение диоксида кремния
§2.1.3 Пиролитическое осаждение нитрида кремния (силано-
§2.1.4 Получение слоев нитрида кремния ВЧ-реактивным маг-
нетронным распылением кремниевой подложки
§2.2 Формирование электретного состояния в исследуемых
структурах
§2.2.1 Электризация образцов: общие вопросы
§2.2.2 Электризация образцов в коронном разряде

§2.3 Изотермические исследования релаксации поверхностного
потенциала
§2.3.1 Оборудование для измерения поверхностного потенциала
§2.3.2 Изотермические исследования релаксации потенциала
электретных структур 8і-8Ю2 и 8і~8і02-8ізМ
ГЛАВА III. Методика комплексных исследований физических процессов в электретных структурах 8і-8Ю2 и 8і-8і()2-8і2М4
§3.1 Постановка задачи
§3.2 Термоактивационная спектроскопия
§3.2.1 Методы термоактивационной спектроскопии
§3.2.2 Термодеполяризационный анализ
§3.2.3 Методика обработки данных термоактивационной спектроскопии
§3.2:4 Экспериментальное оборудование для исследования материалов методом термостимулированной релаксации потенциала
§3.2.5 Обработка экспериментальных результатов термостимулированной спектроскопии
§3.3 Исследование структур методом низкочастотного структурного внутреннего трения
§3.3.1 Схема установки для исследования образцов методом
внутреннего трения
§3.3.2 Методика обработки экспериментальных данных ВТ
§3.4 С Г-характеристики: общая методика
§3.4.1 Обогащенный, обедненный и инверсный слои
§3.4.2 Вольт-фарадная характеристика МДП-структуры
§3.4.3 Оценка параметров инжектированного заряда методом
С Г-характеристик

§3.4.4 Описание экспериментальной автоматизированной установки емкостной спектроскопии
§3.5 Исследование слоев исследуемых структур методом ИК-
Фурье спектроскопии
§3.5.1 Основные положения ИК-спектроскопии
§3.5.2 Описание экспериментальной установки ИК-
спектроскопии
§3.6 Подготовка образцов для исследований методами,
используемыми в р аботе
Г ЛАВА IV. Экспериментальные результаты и их анализ
§4.1 Анализ ИК-спектров слоев исследуемых образцов
§4.1.1 Спектры поглощения слоев БЮг
§4.1.2 Спектры поглощения слоев йэ-АД
§4.1.3 Влияние инжектированного заряда на ИК-спектры поглощения слоев
§4.2 Анализ СК-характеристик электризованных образцов
§4.3 Анализ экспериментальных результатов ТСРП
§4.3.1 Энергетическое распределение ЭАД в структурах

§4.3.2 Энергетическое распределение ЭАД в структурах
ЛА7!А-5',-Лу
§4.4 Результаты исследования образцов методом ВТ
§4.4.1 Анализ ВТ в неэлектризованных образцах
§4.4.2 Анализ ВТ в электризованных образцах
§4.4.2.1 Структура
§4.4.2.2 Структура
§4.4.3 Оценка электрофизических параметров релаксационных процессов в электризованных структурах по температурным зависимостям ВТ

ГЛАВА II. Формирование электретных структур Бі-БіОг и бг-б/Ог-бЪЛ). §2.1 Технологические особенности изготовления структур 67-5702 и Л7-5г'02-5/з Аг
В данной работе объектами исследования являлись структуры со слоями диоксида и нитрида кремния, сформированные с помощью технологий, наиболее часто применяемых в микроэлектронике для их изготовления. Для получения слоев диоксида кремния использовалось термическое окисление (ТО) кремния и плазмохимическое осаждение (ПХО) в парах гекса-метилдисилоксана и кислорода. Для получения нитрида кремния - пиролитическое осаждение: силановый процесс (ПО) и реактивное магнетронное распыление (РМР). Технологические особенности полученния слоев описаны ниже. В качестве подложек использовались стандартные пластины мо-нокристаллического кремния толщиной б/=380=20 мкм, КЭФ-7.5 и КДБ-10 с ориентацией <100>. Режимы изготовления основных образцов, исследуемых в работе, а также толщины активных слоев представлены в табл.2.1.
§2.1.1 Получение слоев диоксида кремния термическим окислением
кремниевой подложки
Термическое окисление кремния является одним из наиболее распространенных методов получения 8Юг в микроэлектронной технологии, оказывается наиболее эффективным и при формировании пленок диоксида кремния для электретов. Условия окисления (температура, давление окислителя, среда окислителя и т.д.) определяют скорость роста пленки и количество получаемых дефектов.
Свойства электретов существенно зависит от качества получаемой пленки, которое в значительной степени определяется методом окисления.
• Окисление кремния в “сухом” кислороде:
В этом случае в качестве окислителя используется чистый кислород, предварительно пропущенный через фильтры, ловушки и т.д., при этом