Filmes isolantes de SiOxNy formados por implantação de nitrogenio em substrato de silicio e posterior oxidação termica

Este trabalho descreve a obtenção e a caracterização de filmes finos e ultra-finos de oxinitreto de silício (SiOxNy)através de implantação de íons moleculares de nitrogênio (N2+) com baixa energia em substrato de silício com posterior oxidação térmica. Os filmes foram caracterizados por elipsometria (espessura), por espectrometria de absorção do infta-vermelho (FTIR) (ligações químicas) e por espectrometria de massa do íon secundário (SIMS) (distribuição de nitrogênio). Estes filmes foram utilizados como isolantes de porta de transistores nMOSFETs e capacitores MOS. Caracteristicas elétricas como mobilidade entre 390 cm ² /Vs a 530 cm²/vs, e inclinação (slope) na região de sub-limiar entre 7OmV/dec e 15OmV/dec foram obtidas nos nMOSFETs. Nos capacitores MOS foram feitas medidas de capacitância x tensão (C-V) (espessura) e de corrente x tensão (corrente de fuga). Através das curvas C-v foram obtidas espessuras equivalentes (EOT) entre 2.9nm e 15.7nm. Os filmes de oxinitreto com EOT entre 2.9 cm 4.3 cm apresentaram densidades de corrente de fuga entre 4.5mA/cm² e 50nA/cm² .This work describes the formation and the characterization of ultra-thin and thin silicon oxynitride (SiOxNy)films by low-energy molecular nitrogen (N21 into silicon substrate prior to thermal oxidation. The films were characterized by ellipsometry (thiclmess), infta-red absorption spectrometry (FTIR) (chemical bonds) and secondary ion mass spectrometry (SIMS) (nitrogen distribution). These films have been used as gate insulators in nMOSFETs and MOS capacitors. NMOSFET electrical characteristics, such as field effect mobility between 390 cm²/Vs and 530 cm² /Vs, and sub-threshold slope between 70 mV/decade and 150 mV/decade, were obtained. MOS capacitors were used to obtain capacitance-voltage (C-V) and current-voltage (I-V) measurements. The Equivalent Oxide Thickness (EOT) ofthe films were obtained ftom C-V curves, resulting in values between 2.9nm and 15.7nm. SiOxNygate insulators with EOT between 2.9nm and 4.3nm have presented gate leakage current densities between 4,5mA/cm² and 50nA/cm²