InP表面氮化对Al_2O_3/InP金属氧化物半导体电容界面特性及漏电特性的影响  

Property Improvement of Al_2O_3/InP Metal-Oxide-Semiconductor Capacitors by Surface Nitridation

作　　者：曹明民 林子曾 王盛凯[2] 李琦[1] 肖功利[1] 高喜[1] 刘洪刚[2] 李海鸥[1] 

机构地区：[1]桂林电子科技大学信息与通信学院,桂林541004 [2]中国科学院微电子研究所微波器件与集成电路研究室,北京100029

出　　处：《真空科学与技术学报》2016年第1期110-116,共7页Chinese Journal of Vacuum Science and Technology

基　　金：国家自然科学基金项目(No.61274077;61474031;61464003);广西自然科学基金项目(No.2013GXNSFGA019003;2013GXNSFAA019335);中国国家重点基础研究发展计划项目(NO.2011CBA00605);"极大规模集成电路制造装备及成套工艺"科技重大专项(NO.2011ZX02708-003);桂林电子科技大学创新基金项目(YJCXS201529;GDYCSZ201448;GDYCSZ201449)

摘　　要：采用原子层沉积系统中自带的等离子体发生器产生N_2等离子体直接处理InP表面,系统地研究了氮化对Al_2O_3/InP金属氧化物半导体(MOS)电容界面特性及栅漏电特性的影响。实验结果表明,氮化能有效降低界面缺陷密度和边界缺陷密度,抑制InP表面自然氧化物的形成,改善界面质量,提高Al_2O_3/InP MOS电容的电学性能。氮化之后,在Al_2O_3/InP界面会形成一个约为0.8 nm厚的界面层,积累区频散由7.8%降低至3.5%,滞回由130减小至60 mV,界面缺陷密度由5×10^(12)降低至2×10^(12)cm^(-2)·eV^(-1),边界缺陷密度由9×10^(11)降低至5.85×10^(11)V^(-1)cm^(-2),栅漏电流由9×10^(-5)降低至2.5×10^(-7)A/cm^2,这些数据充分证明了采用N_2等离子体直接处理InP表面来钝化Al_2O_3/InP界面的方法是有效的。The Al2O3/InP metal-oxide-semiconductor（MOS） capacitors were fabricated on the InP substrate passivated with N2 plasma in atomic layer deposition（AID） reactor.The impact of the surface nitridation on interfacial microstructures and properties of the MOS capacitor was investigated with transmission electron microscopy（TEM）.The results show that the surface nitridation significantly improves the microstructures and properties of the MOS capacitor by reducing the trap densities at the interface and edges and by suppressing InP surface oxidation.To be specific,a nitridation layer of 0.8 nm resulted in a reduction of the frequency dispersion in accumulation region from 7.8%to 3.5%,a decrease of the hysteresis from 130 to 60 mV and a drop of the leakage current from 9×10^（-5）to2.5×10^（-7）A/cm^2,possibly because the trap densities at the interface and edges decreased from 5 × 10^（12） to 2× 10^（12） cm^（-2）·eV^（-1） and from 9 × 10^（11） to5.85 ×10^（11） V^（-1） cm ^（-2）,respectively.

关 键 词：N2等离子体 界面缺陷 边界缺陷 滞回 频散 漏电流 

分 类 号：TN386.1[电子电信—物理电子学]