Влияние ионной имплантации азота на электрофизические свойства подзатворного диэлектрика силовых МОП-транзисторов

Abstract

Исследованы силовые МОП-транзисторы с вертикальной структурой. В ряд приборов дополнительно производилась ионная имплантация азота с энергиями 20 и 40 кэВ в диапазоне доз 1 ⋅ 1013–5 ⋅ 1014 см–2 через защитный оксид толщиной 20 нм. Для одной группы пластин сначала выполнялся быстрый термический отжиг, затем осуществлялось снятие оксида (прямой порядок), для другой группы – в противоположной последовательности (обратный порядок). Установлено, что при дополнительном внедрении ионов азота дозами 1 ⋅ 1013–5 ⋅ 1013 см–2 с энергией 20 кэВ наблюдается увеличение заряда пробоя подзатворного диэлектрика для прямого порядка отжига. Максимальный эффект имел место для образцов при дозе ионов азота 1 ⋅ 1013 см–2 и прямом порядке термообработки. Это обусловлено взаимодействием в процессе отжига атомов азота с оборванными связями границы раздела Si – SiO2, в результате чего образуются прочные химические связи, препятствующие накоплению заряда на поверхности границы раздела Si – SiO2. Предположено, что основной вклад в ток утечки затвора вносит туннелирование носителей заряда через ловушки.