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《cf4预处理后热生长薄栅氧漏电流及势垒研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第26卷第7期半导体学报Vol.26No.72005年7月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSJuly,20053CF4预处理后热生长薄栅氧漏电流及势垒研究刘倜欧文(中国科学院微电子研究所,北京100029)摘要:嵌入式FlashMemory要求低的工作电压.采用反应离子刻蚀技术,用CF4气体在低功率下对硅片做预处理,再热生长薄氧化层,从而在氧化层中引入F,降低氧化层势垒:势垒高度从3105eV降低到215eV,隧穿电流增加,从而可以在低压下提高FlashMemory的编程效率.关键词:Flashmemory;漏电流;电子势垒;F化隧穿
2、氧化层EEACC:0520;2530;2810中图分类号:TN3041055文献标识码:A文章编号:025324177(2005)0721434203到如下结论:在试验范围内,随着CF4预处理时间1引言的增加,SiO2/Si势垒下降,而隧穿漏电流则是先增大后减小,但仍然大于未做处理的对照样片的漏电FlashMemory是一种非易失性存储器,广泛应流.用在数码、通讯等领域.无线通讯及移动存储的迅猛发展,要求FlashMemory低电压、低功耗、高密度、2实验大容量.随着器件尺寸的缩小,漏电压不断地降低,+但栅电压的降低要受到控制栅和浮栅的电容耦合系实验制作了n多
3、晶硅/F2氧化硅/p2Si衬底的数、Si/SiO2势垒高度、应变漏电流等因素影响,从MOS电容.采用电阻率在15～20Ω·cm之间的p而栅电压的降低跟不上漏电压降低的速度,这成为型(100)硅片.首先对硅片进行RCA清洗,用离子嵌入式FlashMemory应用的一个主要障碍.反应刻蚀机作预处理,在66661Pa压力下,通在降低栅工作电压方面,降低Si/SiO2的势垒100sccmCF4气体流量,在Gap高度为111cm、功率高度是一种很有应用潜力的方法.国际上在该方面为10W的条件下进行1～4min的氟化处理.将预处进行了一些工作,如采用表面粗糙的多晶硅来降低
4、理后的硅片干氧退火(840℃,27min),N2气退火隧穿氧化层的势垒,但这会降低器件的表面迁移20min,生长415nm的氧化层,然后淀积200nm的[1]率;另有研究表明,在SiO2中掺杂F,可以降低多晶硅,对多晶硅进行注入,使其方块电阻约为Si/SiO2势垒,并且可以增强氧化层抗辐射及抑制30Ω/□.硅片背面溅射Al作为背面电极.[2]热电子效应.氧化层的厚度由C2V曲线及椭偏仪测得,I2V向SiO2中掺杂F,有很多种方法.如采用液相曲线及势垒高度由HP4145测量并计算后得出.淀积;离子注入;利用WF6扩散;在含F气氛中热氧[2～5]化等.本文采用反应
5、离子刻蚀机(RIE)用CF43结果和讨论对硅片做预处理,然后进行氧化的方法,在SiO2中引入F.此方法无须增加新设备,且工艺复杂度增加图1所示为样片的J2E特性曲线.其中,con2得也很少.对制备的含FSiO2介质进行了研究,得trol,1,2,3,4min分别表示未作处理的对照样片和3国家重点基础研究专项经费(批准号:G20000365)和国家自然科学基金(批准号:60276023)资助项目刘倜男,1977年出生,硕士研究生,研究方向为与常规CMOS工艺兼容的低电压Flash器件及工艺.欧文男,1966年出生,硕士,主要研究兴趣在半导体器件物理、超大规模集成
6、电路工艺技术.2004211225收到,2005201231定稿Z2005中国电子学会第7期刘倜等:CF4预处理后热生长薄栅氧漏电流及势垒研究1435图1Jox2Etox特性曲线图2lgJ/E2与E-1关系曲线Fig.1ForwardJ2EcharacteristicsFig.2Fowler2Nordheimplot:lgJ/E2versusE-1用CF4进行1,2,3,4min处理后的样片.栅氧化层电场强度Etox由下式得出:Vtest-VFBEtox=Tox其中Vtest为实测的电压;VFB为电容的平带电压;Tox为栅氧化层厚度.由此可以看出,由于F的掺入
7、,使得样片的隧穿电流远大于对照样片.但是,随着预处理时间的增加,F浓度的增加,隧穿电流反而有所降低,但仍然高于对照样片的隧穿电流.可能的原因是,由于F在氧化层中会补足悬挂键,并且减少界图3势垒高度与CF4预处理时间的关系曲线面陷阱密度,同时高浓度的F会打破Si2O键,形成Fig.3Electronbarrierheightasafunctionofpretrea2F2Si键,因而改善了介质特性,并且减少界面陷阱及tedtimewithCF4SiO2中的固定电荷,从而抑制了隧穿漏电流.另外,由于F的掺入,样片氧化层的厚度较之4结论对照样片有了额外的增加:对照样片
8、的厚度为本文采用反应离子刻蚀机,用CF
