Abstract
為了解決在元件閘極氧化層厚度快速所小的趨勢下，隨之產生的閘極漏電流過高之問，尋找新型閘極介電層材料以替代原先二氧化矽介電層，是當今非常重要的一個課題。本論文選擇HfOxNy作為高介電常數閘極介電層，使用TaN電極，之後再疊上Al完成金氧半電容元件。本論文實驗研究可分為三大部分： 第一部分以不同的PDA(Post Deposited Annealing)溫度以及PMA(Post Meatl Annealing)溫度來探討對HfOxNy金氧半電容電特性的影響。由實驗結果中我們發現，當PDA的溫度在850℃時，元件可以有較佳的可靠度以及較小的閘極漏電流，而當PMA的溫度為850℃時，則元件的可靠度如在SILC、TDDB特性上可以顯著提升。 第二部分我們探討的是在HfOxNy閘介電層內，不同的氮含量分佈，對於元件特性的影響。可以得知，當介電層內氮含量越高時，會有較低的CET，較高的崩潰電壓以及較佳的TDDB可靠度，但是卻有較大的漏電流以及較嚴重的SILC現象。 第三部分則是在HfOxNy沉積前，對基板施以不同製程條件的前處理，來研究對於元件特性的影響。我們發現，利用高溫爐管以氫氣或者氮氣進行熱退火去疵處理後的基板，對於元件的電特性，如CET、漏電流以及在可靠度上，都有較佳的表現。而若以較高濃度的HF來清洗基板，也可以得到較低的CET、低漏電流、高崩潰電壓等特性。