Nitruration sous ammoniac de couches minces de W déposées sur Si : Caractérisations physicochimiques et électriques

Abstract

Nous étudions la formation directe de structures Si / WS₂i / Si₃N₄ et Si / WSi₂ / WNx, par recuit sous NH₃ entre 600 et 1100°C, se structures Si / W / a-Si:H et Si / W avec couches barrières de diffusion comme contacts ou interconnexion en microélectronique. Des études préliminaires ont été faites de recuit sous NH₃ dans la même gamme de température de couches a-Si:H et de WSi₂. Les couches ont été déposées par pulvérisation cathodique. Les études ont été faites à partir de mesures de composition chimiques (RBS et NRA), d’infrarouge, de rayons X et de conductivité. Les études préliminaires ont montré qu’à partir de a-Si:H, on formait des épaisseurs plus importantes de a-Si₃N₄ que par nitruration du Si cristallin, mais que le NH₃ décomposait le WSi₂ en formant du WNx et du a-Si₃N₄. La structure Si / WSi₂ / Si₃N₄ a été formée à partir de 700 jusqu’à 1000°C. A 1100°C le Si₃N₄ cristallise et ne se comporte plus comme barrière de diffusion. La structure Si / WSi₂ / WNx est formée avec une épaisseur significative de WSi₂ seulement pour une épaisseur initiale de W supérieure à 1000 Å . Les compositions, structures et conductivité des phases β"W₂N "et γ"W₃N₄" ont été étudiées. Pour des épaisseurs initiales de 200 et 2000 Å de W, il apparaît respectivement entre le WSi₂ et WNx une couche intermédiaire conductrice composite WSi₂ – WNx – Si₃N₄ dont nous avons étudié les caractéristiques. Son épaisseur peut être minimisée en diminuant le temps de recuit. Nous avons aussi montré que ces structures pouvaient être utilisées effectivement en microélectronique.