Fabricación y caracterización de dieléctricos de alta permitividad para su aplicación como aislantes de puerta en dispositivos mis

Résumé

A lo largo de esta Tesis Doctoral se han estudiado diversos diléctricos de alta permitividad depositados mediante técnicas de plasma (ECR-CVD y HPRS) para su posible uso como aislantes de puerta en dispositivos MISFET. Se ha estudiado el subóxido de Si depositado mediante ECR-CVD. Se ha demostrado que mediante el control de los gases es posible controlar la comosición de la película, así como que una importante cantidad de hidrógeno se incorpora durante el depósito. Al hacer RTA en atmósfera inerte en las láminas de SiOxHy se ha encontrado que al hacer RTA a temperaturas inferiores a 700ºC el hidrógeno escapa de la película sin que se produzcan cambios en la matriz de subóxido, pero dejando enlaces colgantes que actúan como defectos, y que para temperaturas por encima de 700ºC el hidrógeno ha escapado completamente del subóxido, y lo que se produce es una separación de fases, formándose SiO2 de alta calidad con inclusiones de Si manocristalino, en el que acumulan los defectos. El alto contenido de defectos hace que el SiOxHy no sea adecuado para dispositivos MIS, como se comprueba fabricando dispositivos MIS. Mediante la oxidación por plasma ECR se han fabricado dieléctricos apilados SiN1.55:H/PO-SiOx, que con un tratamiento de RTA en atmósfera inerte a 1000ºC se consigue que presenten densidades de estados de intercara adecuadas para su uso en dispositivos comerciales, además de una excelente estabilidad térmica del aislante. Por último, se ha estudiado el TiO2 depositado mediante pulverización a alta presión (HPRS). Las características eléctrica de los dispositivos MIS fabricados con el TiO2 térmico, manteniendo una baja corriente de fugas y con un espesor equivalente de óxido pequeño, por lo que el TiO2 es un excelente candidato para su uso en futuras generaciones de dispositivos.