Properties of silicon nitride and silicon oxynitride films prepared by reactive sputtering

Abstract

Thin films were prepared on fused quartz and monocrystalline silicon substrates in a triode type sputtering system. The structure has been examined by transmission electron diffraction; nitrogen and oxygen contents of the films were analysed with an electron probe. Infrared spectra are measured and by C–V measurements on MIS capacitances the dielectric constant ϵ and the interface state densities Ns and Nss(30 k/10 M) are determined. The index of refraction n, the absorption coefficient α, and the band gap energy Eg of the insulator films are measured by optical studies. Absorption tails on the band edges suggest localized states in the band gap. In einem Triodenzerstäubungssystem wurden dünne Schichten auf Quarz- und einkristallinen Si-Substraten abgeschieden. Durch Elektronenbeugung in Durchstrahlung wurden die Struktur und mit Hilfe einer Elektronenstrahlmikrosonde der Stickstoff- und Sauerstoffgehalt der Schichten untersucht. Es wurden Infrarotspektren aufgenommen und durch C–V-Messungen an entsprechenden MIS-Strukturen die Dielektrizitätskonstante ϵ und die Grenzflächenzustandsdichten Ns und Nss(30 k/10 M) bestimmt. Aus optischen Untersuchungen ergaben sich der Brechungsindex n, der Absorptionskoeffizient α und die Breite der verbotenen Zone Eg des Isolators. Verschmierungen der optischen Bandkanten weisen auf lokalisierte Zustände in der verbotenen Zone hin.