紫外線プラズマ照射によるSiO{sub}2/Si界面及びSi中の電気特性変化

摘要

プラズマ及び紫外線レーザ照射後のMOS試料の電気特性の変化について報告する。P型シリコン基板に100nmの熱酸化膜を形成したMOS試料にH{sub}2 rfプラズマ50W，O{sub}2及びAr rfプラズマ100Wを15～60分照射したとき、100kHz C-V特性の酸化膜容量は未プラズマ照射の3.5×10{sup}(-8)から4.3×10{sup}(-8)，3.9×10{sup}(-8)，3.9×10{sup}(-8)F/cm{sup}2へとそれぞれ増大した。 さらに最小空乏層容量は末プラズマ照射の1.3×10{sup}(-8)から3.9×10{sup}(-9)，8.8×10{sup}(-9)，3.3×10{sup}(-9)F/cm{sup}2へとそれぞれ低下した。 本容量低下はゲート電圧の掃引時間が10s/0.1V未満のときに観測された。 さらに正ゲート電圧領域においてリーク電流の増大が観測された。 空乏層容量の低下は電子マイノリティキャリヤライフタイムの増大か、電子電流リークの増大に起因すると考えられる。 有限要素差分ポテンシャル解析により、SiO{sub}2/Si界面の準位密度はH{sub}2，O{sub}2プラズマの場合照射時間を増やすにつれて3.5×10{sup}11から2.9×10{sup}11，2.5×10{sup}11cm{sup}(-2)へ少し減少した。 また固定電荷密度は3.0×10{sup}11から1.5×10{sup}11，2.5×10{sup}11cm{sup}(-2)へそれぞれ低下した。 パルス幅30ns、波長308nmのXeClエキシマレーザをSiO{sub}2/Siに照射したとき、C-V特性において、酸化膜容量の低下が観測された。