Electrical Characteristics of Silicon Nitride Films Prepared by Silane-Ammonia Reaction

George A. Brown, W. C. Robinette, H. G. Carlson
1968 Journal of the Electrochemical Society  
Аннотация. Структуры Sio 2 /SiN 0,9 /SiO 2 /Si с суммарной толщиной диэлектрических слоев 140 нм изготовлены методом химического осаждения из газовой фазы. Элементный состав и излучательные свойства полученных структур исследовались методами резерфордовского обратного рассеяния (PoP), фото-и электролюминесценции (ФЛ, ЭЛ). Методом PoP установлено наличие областей оксинитрида кремния на границах нитридного и оксидных слоев. Показано, что фотолюминесценция образца обусловлена свечением
more » ... ечением обогащенного кремнием слоя SiN 0,9 , тогда как электролюминесценция -свечением слоев оксида и оксинитрида кремния. Возбуждаемая He-Cd лазером (E возб = 3,82 эВ) фотолюминесценция структуры характеризуется широкой интенсивной полосой с максимумом при 1,9 эВ, связанной с излучательной рекомбинацией носителей заряда, локализованных в хвостах разрешенных зон нитрида кремния. Происхождение менее интенсивной полосы при 2,8 эВ в спектре ФЛ обусловлено наличием собственных дефектов (N-центров) в слое SiN 0,9 . ЭЛ возбуждалась в гальваностатическом режиме в системе электролит-диэлектрик-полупроводник (ЭДП) при средней величине напряженности электрического поля в структуре 5-6 МВ/см. Величина напряженности электрического поля в слоях оксида кремния составляла 7-8 МВ/см и превышала значение этого параметра в слое SiN 0,9 в ~4 раза. Электроны, ускоренные в электрических полях 7-8 MB/см, могут разогреваться до энергии более 5 эВ, достаточной для возбуждения центров люминесценции в слоях оксида и оксинитрида кремния. Для изученной композиции Sio 2 /SiN 0,9 /SiO 2 /Si полосы ЭЛ с энергиями 1,9 и 2,3 эВ связаны с наличием в слоях оксида кремния силанольных групп (Si-oH) и трехкоординированных атомов кремния (О 3 ≡Si•). Полоса с энергией 2,7 эВ приписана излучательной релаксации двухкоординированных атомов кремния (o 2 =Si:) в переходных областях оксинитрида кремния. Интенсивность свечения этой полосы обладает наибольшей устойчивостью к воздействию сильных электрических полей после протекания через образец заряда 1-3 Кл/см 2 . Ключевые слова: нитрид кремния, оксид кремния, фотолюминесценция, электролюминесценция, кремниевая оптоэлектроника Для цитирования. Фото-и электролюминесценция структур оксид-нитрид-оксид-кремний для применения в кремниевой оптоэлектронике / И. А. Романов [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. Abstract. Oxide-nitride-oxide-silicon (SiO 2 /SiN 0.9 /SiO 2 /Si) structures have been fabricated by chemical vapor deposition. The elemental composition and light emission properties of "Sio 2 /SiN 0.9 /SiO 2 /Si" structures have been studied using Rutherford backscattering spectroscopy (RBS), photo-and electroluminescence (Pl, El). The RBS measurements has shown the presence of an intermediate silicon oxynitride layers at the Sio 2 -SiN 0.9 interfaces.
doi:10.1149/1.2411484 fatcat:fmxdufxmgrhavihdmapic3lere