Formation of High Quality Ultrathin Oxynitride Films by Rapid Thermal Oxidation in a Nitrous Oxide Gas Ambient

一氧化二氮气体环境中快速热氧化形成高质量超薄氮氧化物薄膜

• 批准号: 10650328
• 负责人: NOMURA Shigeru
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Muroran Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10650328/
• 关键词: ULTRATHIN SILICON OXYNITRIDE FILM; RAPID THERMAL PROCESSING; SILICON TECHNOLOGY; DEVICE PROCESS; NITROUS OXIDE GAS

The growth kinetics of ultrathin SiOィイD22ィエD2 films on silicon in a nitrous oxide (NィイD22ィエD20) ambient has been investigated as a function of oxidation temperature and time. The results show that the overall growth follows the linear-parabolic law proposed by Deal and Grove. The chemical etching profiles of these films indicate that the chemical etching rate near the oxinitride/silicon interface is much smaller than that at bulk layer. This means that the nitrogen-rich layer is present near the oxynitride/silicon interface. The data analysis indicates that although the oxidation proceeds by surface-limited reaction in the initial stage, it rapidly changes into a diffusion-controlled reaction. This behavior is evidenced from the fact that the reaction of the NィイD22ィエD2O molecules with the silicon surface produces an interfacial nitrogen-rich layer, which acts as a barrier to oxidant passing through the SiOィイD22ィエD2/Si interface. From the Arrhenius equation for NィイD22ィエD20 oxidation, the activation energies for the linear rate constant and for the parabolic rate constant are determined to be 1.5 and 23.3 eV, respectively.

本文研究了在一氧化二氮（N_2O）气氛中硅上生长的SiO_2_xD_22_xD_2薄膜的生长动力学与氧化温度和时间的关系。研究结果表明，总体增长遵循Deal和格罗夫提出的线性-抛物线规律。这些薄膜的化学腐蚀曲线表明，氮氧化物/硅界面附近的化学腐蚀速率远小于体层。这意味着富氮层存在于氧氮化物/硅界面附近。数据分析表明，虽然在初始阶段的氧化进行的表面限制的反应，它迅速转变为扩散控制的反应。这种行为从以下事实得到了证明：N氧化物D22氧化物D2 O分子与硅表面的反应产生了界面富氮层，该界面富氮层作为氧化剂穿过SiO氧化物D22氧化物D2/Si界面的屏障。从Arkalius方程为N的D22的D20氧化，线性速率常数和抛物线速率常数的活化能被确定为1.5和23.3 eV，分别。

项目成果

佐藤大介: "「急速熱酸化膜の成長機構についての検討」"電子情報通信学会技術研究報告「電子部品・材料」 CPM98-61. 98巻. 19-24 (1998)

佐藤大辅：“快速热氧化膜生长机制的研究”IEICE技术研究报告《电子元件和材料》CPM98-61 Vol. 98. 19-24 (1998)

H.Fukuda: "Growth and Characterization of Ge Nanocrystals in Ultrathin SiO_2 Film" Applied Suface Science. 130-132. 776-780 (1998)

H.Fukuda：“超薄 SiO_2 薄膜中 Ge 纳米晶体的生长和表征”应用表面科学。

福田 永: "ギガビットULSIに向けた極薄シリコン酸窒化膜" 電子情報通信学会論文誌 C-II. J82・C-II,No2. 49-55 (1999)

Ei Fukuda：“用于千兆位 ULSI 的超薄氮氧化硅膜”，电子信息通信工程师协会学报 C-II J82・C-II，第 2 期 49-55（1999 年）。

福田永: "「ギガビットULSIに向けた極薄シリコン酸窒化膜」"電子情報通信学会論文誌 C-II. Vol.J821-C-II. 49-55 (1999)

Ei Fukuda：“用于千兆位 ULSI 的超薄氮氧化硅薄膜”IEICE Transactions C-II，Vol.J821-C-II。

佐藤卓: "「急速熱窒化技術による極薄シリコン窒化膜成長とその電気的特性評価」"電子情報通信学会技術研究報告「電子部品・材料」 CPM98-59. 98巻. 1-6 (1998)

Takashi Sato：“‘使用快速热氮化技术生长超薄氮化硅薄膜及其电性能评估’”IEICE 技术研究报告《电子元件和材料》CPM98-59 Vol. 1998 ）