Abstract
在本研究中,吾人發展了一套簡單的微波電漿放電後氧化方法,可在低溫下用以成長超薄氧化層.氟化製程與N2O電漿處理都被用在此微波電漿放電後氧化系統中加以評估.由氟化製程及N2O電漿處理所製造之超薄氧化層的電氣特性,包括崩潰電場,氧化層電荷及介面陷阱濃度等,都藉由製成之電容的電流-電壓及電容-電壓的特性加以分析.在各種樣品中氮之濃度分佈則藉由二次離子質譜儀來分析.吾人發現氮及氟會導致氧化層正電昇高.在攝氏600度時,氟化製程所製造出之超薄氧化層具有較好之電氣崩潰特性及較低之介面陷阱濃度.N2O電漿退火及前處理過之氧化層較純氧電漿長成之氧化層具有更高之崩潰電場.但是在氧化層中過多之氮會減低崩潰強度.而在各種氧化層中,氮在氧化層表面的分佈濃度皆為最高的.N2O電漿前處理之氧化層經過攝氏950度30秒之快速熱退火後,其位於中間能隙之介面陷阱濃度降至5E10 cm-2eV-1. 攝氏900度之快速熱退火可改善剛長成之氧化層的電氣崩潰特性.延伸X光吸收微結構能譜(EXAFS)及X光光電子能譜(XPS)也被採用來研究超薄氧化層經過快速熱退火前後之不同微結構.在本研究中也發現,以較高成長速率長成之氧化層中的介面陷阱濃度比以較低成長速率長成者為低.在經過攝氏900度快速熱退火後之超薄氧化層中,在之前若經過N2O電漿處理,則在定電流應力下之電洞捕捉及介面陷阱之產生將較少 .對於0.1微米製程之元件而言,此微波電漿放電後氧化法將是一具有潛力的技術.