Электрофизические характеристики силовых МОП-транзисторов, дополнительно имплантированных ионами азота

Abstract

Исследованы электрофизические характеристики силовых МОП-транзисторов, дополнительно имплантированных ионами азота. Ионная имплантация азота производилась через защитный оксид толщиной 23 нм с энергиями 20 и 40 кэВ и дозами 1 ⋅ 1013‒5 ⋅ 1014 см–2. Быстрый термический отжиг осуществлялся при температуре 900 или 1000 °С в течение 15 с. Установлено, что азотирование подзатворного диэлектрика позволяет уменьшить шумы токов утечки затвора и их дисперсию. При прямом порядке термообработки (сначала проведение быстрого термического отжига, а затем снятие защитного оксида) для образцов, изготовленных с дополнительной операцией ионной имплантации азота, отмечены увеличение порогового напряжения и уменьшение емкости подзатворного диэлектрика по сравнению с аналогичными параметрами контрольных образцов. Установлено, что при прямом порядке быстрого термического отжига использованные дозы ионной имплантации азота не вызывают существенных изменений максимального значения крутизны вольт-амперной характеристики. При этом во всех исследованных случаях происходит смещение максимального значения крутизны вольт-амперной характеристики в сторону бóльших значений напряжения на затворе. При обратном порядке термообработки (сначала снятие защитного оксида, а затем проведение быстрого термического отжига) существенных различий в величине порогового напряжения и максимальном значении крутизны вольт-амперной характеристики для образцов, созданных с дополнительной имплантацией азота, и контрольных образцов не обнаружено. Показано, что в диапазоне напряжений от – 0,15 до 0 В ток стока имплантированных азотом образцов, изготовленных с применением прямого порядка термообработки, превышает ток стока контрольных образцов, тогда как ток стока имплантированных азотом образцов при обратном порядке термообработки ниже тока стока контрольных образцов. Полученные результаты объясняются снижением плотности поверхностных состояний на границе раздела Si – SiO2 в МОП-структурах, созданных с использованием дополнительной операции ионной имплантации азота при прямом порядке термообработки.