Спектры нарушенного полного внутреннего отражения азотированных структур SiO2/Si

Abstract

Методами нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) и времяпролетной массспектрометрии вторичных ионов изучено поведение азота в пленках диоксида кремния на подложках монокристаллического кремния. Азот вводился в диэлектрик, сформированный методом пирогенного окисления при температуре 850ºС в атмосфере влажного кислорода, имплантацией ионов N+ энергией 40 кэВ дозами 2.5·10^14 и 1.0·10^15 см^–2 с последующим быстрым термическим отжигом при температуре 1000 либо 1050 ºС длительностью 15 с на воздухе. Азотирование части образцов осуществлялось при термическом отжиге в атмосфере азота с добавлением малого количества кислорода при температуре 1200 ºС в течение 120 мин. Установлено, что при термообработке основная часть атомов азота диффундирует к границе раздела SiО2/Si и накапливается в приграничной области оксида. В спектрах НПВО наблюдается полоса поглощения с максимумами при ~2320 и 2360 см^–1, обусловленная колебаниями двойных кумулятивных связей типа О=Si=N–. Формирование данных связей обусловлено взаимодействием азота с оборванными связями на границе раздела кремний-диэлектрик, вследствие чего нескомпенсированные или напряженные связи заменяются на более устойчивые.