Rev. Phys. Appl. (Paris) 15, 647-652 (1980)
DOI: 10.1051/rphysap:01980001503064700

Implantation d'azote à fortes doses dans le silicium monocristallin : doses et conditions de recuit pour l'obtention en profondeur d'une couche homogène isolante

P. Bourguet et J.M. Dupart

Laboratoire de Microélectronique, Ecole Supérieure d'Electricité, Antenne de Rennes, BP 20, 35510 Cesson Sévigné, France

Abstract
High quality buried insulating layers (p = 1010-1011 Ωcm, voltage breakdown 3-5 x 106 V/cm) have been made by nitrogen implantation at high doses (N = 5 x 1017-2 x 1018 at/cm 2) and energies lower than 200 keV. Measurements show that to obtain an insulating layer, it is necessary to implant doses over a critical value according to the energy (4 x 1017 at/cm2 at 40 keV, 7 x 1017 at/cm2 at 160 keV) ; additionnally it is necessary to achieve minimal annealing conditions (15 h at 1 100°C or 3 h at 1 150°C) I.R. spectroscopy confirms that the implanted layer evolves to a cristalline form of Si3N4. The cristallinity state of the superficial silicon layer over buried Si3N4 may give good epitaxy for silicon on insulator technology.

Résumé
Des couches enterrées isolantes de bonne qualité (p = 1010-10 11 Ωcm, champ interne maximum 3 à 5 x 106 V/cm) sont obtenues par implantation d'azote à fortes doses (N = 5 x 10 17 à 2 x 1018 at/cm2) pour des énergies inférieures à 200 keV. Les mesures montrent la nécessité d'implanter une dose suffisante, dépendante de l'énergie (N > 4 x 1017 at/cm2 à 40 keV, N > 7 x 1017 at/cm2 à 160 keV) et de recuire suffisamment (15 h à 1 100°C ou 3 h à 1 150 °C) pour obtenir un isolant. La spectroscopie I.R. confirme la cristallisation des couches implantées sous forme Si3N4. L'état cristallin de la couche sus-jacente permet d'espérer des épitaxies de bonne qualité utilisables dans une technologie silicium sur isolant.

PACS
6170T - Doping and implantation of impurities.
2520C - Elemental semiconductors.
2550B - Semiconductor doping.

Key words
elemental semiconductors -- nitrogen -- semiconductor doping -- silicon -- silicon compounds -- annealing conditions -- buried homogeneous insulating layer -- Si sub 3 N sub 4 -- crystallinity -- epitaxy -- N implantation -- monocrystalline Si -- doping -- Si:N -- elemental semiconductor