Влияние импульсной фотонной обработки в среде азота на надёжность подзатворного оксида кремния, полученного пирогенным окислением

Надёжность подзатворного диэлектрика является ключевым фактором его применения в электронной компонентной базе современных устройств электроники. Время наработки на отказ слоёв оксида кремния зависит от плотности дефектов, обусловленных наличием гидроксильных групп и водорода в его объёме, и оборванных связей кремния на границе раздела с оксидом. Целью данной работы являлось изучение влияния импульсной фотонной обработки в среде азота на надёжность подзатворного оксида кремния, полученного методом пирогенного окисления. Слои оксида кремния толщиной 17,7 нм получали методом пирогенного окисления подложек монокристаллического кремния, легированных бором с удельным сопротивлением 12 Ом∙см диаметром 100 мм с ориентацией (100) при температуре 850 °С в течение 40 мин. Импульсную фотонную обработку выполняли путём нагрева в азотной среде до 1150 ℃ за 7 с некогерентным потоком излучения от кварцевых галогенных ламп, направленным на нерабочую сторону подложки. Время наработки диэлектрических слоёв на отказ определяли методом ускоренных испытаний с применением тестовых МОП-конденсаторов. Показано, что импульсная фотонная обработка пирогенного оксида в среде азота приводит за счёт уплотнения оксида кремния и образования связей Si–N к увеличению времени наработки на отказ в 2,45 раза, что на 29,8 % больше, чем при обработке в естественных атмосферных условиях.

1. Doering, R. Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology, 2nd ed. / R. Doering, Y. Nishi. NY: CRC Press, 2007. DOI: 10.1201/9781420017663

2. Харченко, В. А. Проблемы надежности электронных компонент / В. А. Харченко // Известия вузов. Материалы электронной техники. – 2015. – Т. 18, № 1. – С. 52–57. DOI: 10.17073/1609-3577-2015-1-52-57

3. Данилин, Н. Проблемы применения перспективной электронной компонентной базы в космосе / Н. Данилин, С. Белослудцев // Современная электроника. – 2006. – № 4. – С. 16–17.

4. Красников, Г. Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОПтранзисторов : в 2 ч. / Г.Я. Красников. – М.: Техносфера, 2002. – Ч. 1.– 416 с.

5. Никифоров, А. Ю. Радиационная стойкость электронной компонентной базы систем специальной техники и связи / А. Ю. Никифоров, В. А. Телец // Спецтехника и связь. – 2011. – № 4. – С. 2–4.

6. Солодуха, В. А. Экспрессный контроль надежности подзатворного диэлектрика полупроводниковых приборов / В. А. Солодуха [и др.]. // Приборы и методы измерений. – 2018. – Т. 9, № 4. – С. 306–313. DOI: 10.21122/2220-9506-2018-9-4-308-313

7. Pilipenko, V. A. Influence of Fast Thermal Treatment on the Electrophysical Properties of Silicon Dioxide / V. A. Pilipenko, V. A. Solodukha, V. A. Gorushko // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2018. – Vol. 91, No 5. – P. 1337–1341. DOI: 10.1007/s10891-018-1866-0

8. Ковальчук, Н. С. Влияние импульсной фотонной обработки в среде азота на оптические и электрофизические характеристики слоев двуокиси кремния и ее границы с кремнием / Н. С. Ковальчук, В. А. Пилипенко, Я. А. Соловьёв // Доклады БГУИР. – 2025. – Т. 23, № 3. – С. 5–11. DOI: 10.35596/1729-7648-2025-23-3-5-11

9. Белоус, А. И. Методы повышения надежности микросхем на основе тестовых структур / А. И. Белоус, А. С. Турцевич, Г. Г. Чигирь. − Германия, LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG HeinrichBöcking, 2012. − 240 с.