Depósito de películas de SiOxNyHz mediante la técnica ECR-PECVD, caracterización y estabilidad térmica

Resumen

En este trabajo se estudia el depósito de películas delgadas de SiOxNyHz mediante la técnica de plasma de resonancia ciclotrónica de electrones (ECR-PECVD), utilizando SiH4, O2 y N2 como gases precursores, así como las propiedades de dichas películas y su estabilidad térmica ante tratamientos de recocido rápido (RTA).El SiOxNyHz es un material de gran interés en la industria microelectrónica debido a la posibilidad de obtener propiedades intermedias entre las del nitruro de silicio y el óxido de silicio mediante el control de la composición. La técnica de depósito utilizada ofrece numerosas ventajas. La más importante es el depósito de películas a baja temperatura, satisfaciendo las necesidades de la escala de integración ultra alta. Se ha analizado con detalle la composición de las películas depositadas mediante distintas técnicas (AES, EDX, RBS y HI-ERDA) y se han comparado los resultados obtenidos. Debido a su capacidad para determinar la concentración absoluta de todos los elementos presentes en el SiOxNyHz, incluyendo el H, la técnica HI-ERDA es la idónea para caracterizar este material. El H se incorpora al material en forma de enlaces N-H y Si-H y como H no ligado. La concentración de H es aproximadamente proporcional al contenido de N. Los parámetros de depósito que determinan la composición son las relaciones de flujos de gases precursores "R = [f(O2)+f(N2)]/f(SiH4)", que determina la riqueza en Si del material y "Q = f(O2)/f(SiH4)", que determina la incorporación relativa de O y N. Mediante el adecuado control de estos parámetros se pueden obtener películas con composiciones en todo el rango entre nitruro y óxido. Se ha encontrado que las muestras depositadas con R < 1.6 (ricas en Si) presentan evidencias de separación de fases (óxido + nitruro), mientras que para valores de R mayores se obtiene SiOxNyHz homogéneo, sin separación de fases, que puede describirse de acuerdo con el modelo de enlace aleatorio (RBM). El efecto del RTA es diferente en el caso del nitruro y el óxido. Para el nitruro el RTA induce reacciones en la red que involucran H y N, mientras que en el óxido el principal efecto es una relajación térmica. En el caso del SiOxNyHz se observan ambos efectos.