Спосіб отримання надтонкого шару оксиду для транзисторів з ефектом пам’яті

Спосіб отримання тонких шарів оксиду SiO2, за яким тонкий шар оксиду осаджують з газової фази, відпалюють у атмосфері сухого азоту та опромінюють іонами кремнію, який відрізняється тим, що як імплантовані іони Si використовують низькоенергійні іони Si+ з енергією 1-2кеВ, а відпал здійснюють при температурі 1030-1070°С протягом 25-30хв у атмосфері з вмістом кисню з залишковим тиском кисню 45-50мбар. (19) (21) u200613952 (22) 27.12.2006 (24) 25.04.2007 (46) 25.04.2007, Бюл. №5, 2007р. (72) Ларкін Сергій Юрійович, Воронько Андрій Олександрович (73) ЗАКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО Н АУКОВО-ВИРОБНИЧИЙ КОНЦЕРН "НАУКА" 3 22865 Задачею корисної моделі є розробка технології отримання надтонкого шару оксиду SiO2 для транзисторів з ефектом пам'яті з підвищеним часом утримання упроваджених носіїв струму у наномалих об'ємах. Задача вирішується тим, що за запропонованим способом, як і за відомим, тонкий шар оксиду осаджують з газової фази, відпалюють у атмосфері сухого азоту, та опромінюють іонами кремнію. Новим у запропонованому способі надтонкого шару оксиду SiO2 для транзисторів з ефектом пам'яті є те, що в якості імплантуємих іонів Si використовують низькоенергійні іони Si+ з енергією 12кеВ, а відпал здійснюють при температурі 10301070°С протягом 25-30хв у атмосфері з вмістом кисню з залишковим тиском кисню 45-50мбар. Для досягнення цього технічного результату ретельно вивчені просторовий розподіл утворюємих нанокристалів Si у об'ємі оксиду SiO2, їх розміри і кристалічний стан, а також структурне вдосконалення оточуючої нанокристали матриці оксиду та її інтерфейсу з кремнієвою підкладкою в залежності від набору параметрів процесу: енергії імплантуємих іонів, їх дози, температурних режимів відпалу, його тривалості та газового середовища, в якій проводиться відпал. Визначено, що при типових товщинах підзатворних оксидів на рівні 15 нанометрів енергія імплантованих іонів Si не повинна перевищувати кілька кеВ. Оптимально енергія повинна бути близька до 1кеВ. Були визначені оптимальні довготи і температури відпалу, що провадяться, і, що, саме головне, відпал повинен провадитися не у сухій атмосфері, а у присутності залишкового тиску газу кисню. Завдяки використанню у способі, що пропонується, іонів Si+ з низькою енергією, у товщині оксиду SiO2 формуються практично планарні шари нанокристалів Si з рівним віддаленням нанокристалів від інтерфейсу оксидів-підкладка (для транзистора це значить рівновіддаленість нанокристалів Si у підзатворному оксиді від провідного каналу приладу). Окрім цього, такі іони не викликають просторового розмиття самого інтерфейсу, яке починається при енергіях іонів Si+ 5кеВ, при чому вже спостерігається перекриття по кремнієвій компоненті шару нанокристалів Si і кремнієвої підкла Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 4 дки за рахунок розмиття інтерфейсу оксидівпідкладки. Відпал імплантованих окисів у атмосфері сухого азоту з малим вмістом кисню дозволяє отримати нанокристали Si з аморфною оболонкою. Це збільшує ефективний об'єм нанокристалів і призводить до утворення випадкових ланцюжків провідності між ними по місцях контакту аморфних оболонок сусідніх нанокристалів. Відпал у атмосфері азоту з вмістом кисню призводить до доокислення нанокристалів Si, у результаті чого аморфна оболонка окислюється і стає частиною оточуючої нанокристали матриці оксиду SiO2. В результаті різко покращується електрична ізоляція нанокристалів Si і за рахунок цього підвищується час збереження заряду у наномалих об'ємах. Більший запропонованого за цим способом відпал викликає вже окис самих нанокристалів Si і, відповідно, зменшення їх розмірів до повного перетворення їх у оксид. Варіація тривалості і температури відпалу імплантованих шарів оксиду при обраній присутності кисню дає можливість контролювати розміри нанокристалів Si, що утворюються, і середню відстань між ними. Саме ці параметри визначають час утриманням носіїв заряду у наномалих об'ємах. Такої можливості до застосування відпалу у середовищі із залишковою місткістю кисню раніше не було. Ще одним важливим наслідком відпалу у присутності кисню є більш ефективне заліковування дефектів у матриці оксиду, які виникли при імплантації фонів оксиду Si+. Таким чином, запропонований спосіб дозволяє отримати потрібні властивості шарів окисів для запам'ятовуючи х елементів: рівновіддаленість нанокристалів Si від інтерфейсу з підкладкою кремнію, пригноблення транспорту носіїв у площині шару оксиду і зберігання ефекту зарядки підзатворного оксиду протягом 10000 годин. Як видно з вищенаведеного, спосіб отримання тонких шарів оксиду SiO2 з вбудованими нанокристалами Si, що пропонується, вирішує існуючу задачу отримання підзатворного оксиду для транзисторів з ефектом пам'яті. Зміна енергії імплантованих іонів і середовища відпалу шарів після імплантації призводять до якісної зміни структури і властивостей отриманих оксидів. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601