Abstract
在今日超大型積體電路已經被日趨廣泛的使用，使得對其電性及可靠性的要求也愈趨嚴格，尤其一些特殊如軍事、太空用途的積體元件，需要長期曝露在輻射的環境下工作，更要求元件的抗輻射特性。在超大型積體電路中，金氧半導體是目前最主要的組成部份，實驗發現，金氧半導體元件經過照輻射之後，元件的功能明顯地變差，例如臨限電壓、電導值和閘極洩漏電流等元件基本特性，都會因輻射而衰減變差，其結果可能導致整個電路無法再正常工作，也因為如此金氧半元件在抗輻射的研究中，也格外的受重視。在金氧半導體元件的製程中，熱生長二氧化矽是幾個關鍵步驟之一，閘極氧化層和場氧化層指的都是二氧化矽層，但是二氧化矽層卻對輻射相當的敏感。金氧半元件經過照輻射後，元件的功能會明顯地變差，此因二氧化矽層電荷及介面能態增加的關係。在許多解釋輻射效應的模型中，二氧化矽層與矽介面處不完全氧化的氧化矽及受應力鍵結 (stainedbond)被認為是在輻射時形成載子陷阱和缺陷能階的主要原因。有些文獻指出，擠入原子 (interstitial atom) 能改變 Si-O-Si 鍵結角度及鍵結長度並鬆弛一些鍵結應力而藉此增強其抗輻射能力。此外，利用離子佈植法把某些離子打入二氧化矽層中，能使二氧化矽層中產生複合中心和電子能陷，此亦能提高抗輻射能力。因為複合中心能複合因輻射而形成的電子電洞對，而電子能陷的產生則剛好補償因輻射而形成的電洞能陷。所以為了研究改善MOS元件抗輻射效果，我們採用穿透離子佈植方法，並以氮、氬、氫、矽、硼等離子為離子源，每種離子各有1E11、5E11、 1E12 三種不同的劑量，分別預先植入於矽晶片內，以期這些原子在往後 MOS元件的製程中能參與二氧化矽的形成並引入到二氧化矽層和二氧化矽與晶體矽的介面□。在抗輻射效應實驗中，我們採用鈷60珈瑪射線為輻射源，放射劑量為一百八十萬雷得 (rad)。實驗結果顯示在氮、氬、氫、矽、硼等離子佈植中，氮離子佈植能得到最佳的抗輻射效果。