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Detailed structural analysis and dielectric properties of silicon nitride film fabricated using pure nitrogen plasma generated near atmospheric pressure

大気圧に近い圧力で生成した純窒素プラズマを用いて形成した窒化シリコン膜の詳細な構造解析と絶縁特性

早川 竜馬*; 中永 麻里*; 吉村 毅*; 芦田 篤*; 藤村 典史*; 上原 剛*; 田川 雅人*; 寺岡 有殿

Hayakawa, Ryoma*; Nakae, Mari*; Yoshimura, Takeshi*; Ashida, Atsushi*; Fujimura, Norifumi*; Uehara, Tsuyoshi*; Tagawa, Masahito*; Teraoka, Yuden

大気圧プラズマ(AP)法で形成されたシリコン酸窒化膜について詳細な構造分析と絶縁特性の測定を行った。その結果をRFプラズマの場合と比較した。AP法の場合は298から773Kの範囲でSi$$_{3}$$N$$_{3.5}$$O$$_{0.7}$$の組成を持つ1.8nmの膜が形成される。1486.6eVの単色Al-Ka線と高分解能ラザフォード後方散乱分光からN原子がNSi$$_{3}$$結合に関与する割合はAPプラズマの方が10%以上大きいことがわかった。298から773Kの範囲ではリーク電流密度は変わらない。298Kで形成した膜のそれは5MV/cmの電界強度のとき7$$times$$10$$^{-2}$$A/cm$$^{2}$$である。この値はRFプラズマの場合に比べて一桁小さい。

A structural analysis and dielectric property measurements of silicon nitride films fabricated using atmospheric pressure (AP) plasma were carried out, and the results were compared to a radio frequency (RF) plasma case. Using AP plasma, 1.8-nm-thick films composed of Si$$_{3}$$N$$_{3.5}$$O$$_{0.7}$$ were obtained in the temperature range from 298 to 773 K. X-ray photoelectron spectroscopy and Rutherford backscattering spectrometry revealed 10% more nitrogen atoms corresponding to the NSi$$_{3}$$ bond in the film using AP plasma than those using RF plasma. In the temperature range, the leakage current densities were not affected by the temperature. Films fabricated at 298 K showed leakage current density of as low as 7$$times$$10$$^{-2}$$A/cm$$^{2}$$ at 5MV/cm. This value was one order of magnitude lower than that using RF plasma.

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パーセンタイル:41.69

分野:Physics, Applied

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