Regensburg 2000 – wissenschaftliches Programm

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HL: Halbleiterphysik

HL 23: Grenz- und Oberfl
ächen II

HL 23.6: Vortrag

Mittwoch, 29. März 2000, 17:15–17:30, H17

Abhängigkeit des Second Harmonic Signals der Si/SiO₂–Grenzfläche von Oxidations–Prozessparametern — •T. Bobek, J. Stein, T. Dekorsy und H. Kurz — Institut für Halbleitertechnik II, Sommerfeldstr. 24, 52056 Aachen

Die moderne Halbleiterindustrie produziert Transistoren mit Gatelängen von unter 150 nm bei Oxiddicken von wenigen Nanometern. Das Si/SiO₂-Interface wird gegenüber dem bulk-SiO₂ für die Bauelementeigenschaften immer bedeutender. Doch können etablierte Messmethoden dessen Eigenschaften wie Defektkonzentration an der Grenzfläche oft nur unzureichend und ex situ, d.h. nicht während des Prozesses, bestimmen. Optische Methoden bieten hier die Möglichkeit der in situ-Kontrolle, da sie sich leicht in eine Prozesskammer implementieren lassen.

Wir untersuchten Si(100)-Oberflächen mit der nichtlinear optischen Methode der second harmonic generation(SHG), die in diesem Materialsystemen sehr grenzflächensensitiv ist. Die Proben wurden nach dem Oxidationsprozess (Depositionsverfahren) einem Post-Oxidation-Annealing (POA)-Schritt bei verschiedenen Temperaturen sowie Abkühlraten unterzogen. Jeweils identische Proben wurden elektrisch durch capacitance voltage (CV) Messungen und optisch mit SHG Messungen untersucht. Die Abhängigkeiten zeigen eine Sensitivität für die Ladungen und Felder an der Grenzfläche in Abhängigkeit von den Prozessparametern. Bei Temperaturen oberhalb 800^∘C werden durch die CV Messungen fallende Werte für die Anzahl geladener Defekte gefunden. Geringe Abkühlraten führten zu einer zusätzlichen Verbesserung des Interfaces. Eine qualitativ gleiche Abhängigkeit findet sich in den SHG Messungen.