Abstract
在元件閘極氧化層厚度快速縮小的趨勢下，因為direct tunneling 所造成的漏電問題會愈來愈嚴重；又傳統複晶矽閘極會有硼穿透問題與複晶矽空乏問題，造成元件的特性變差。為了解決這些問題，high-k介電層搭配金屬閘極為可行的趨勢。然而在此搭配下，界面特性不太好，可能會造成載子移動率偏低，所以如何利用一些界面處理來改善界面特性為一非常重要的課題。本論文實驗研究可分為三大部分： 第一部分以在HfOxNy沉積前後，分別對介電層施以不同製程條件的界面氮化處理，來研究對於元件特性的影響。我們發現，利用電漿沉浸離子佈植(PIII)來作表面氮化處理對於元件的可靠度如stress過後的平帶電壓偏移量和SILC特性上有明顯的改善。 第二部分我們探討的是在成長介電層SiO2前後，搭配不同的爐管氨處理，探討對於元件特性的影響。可以得知，介電層沉積後作爐管氨處理，對於元件的電特性如汲極飽和電流(Saturation Current)，最大轉導與載子移動率一些電性上的表現和在F-N Stress的可靠度表現上，比其他樣品還好。然而在熱載子注入可靠度的表現下，對基板施以爐管氨楚理，在矽基板與介電層的介面有比較多Si-N的鍵，因此可以有效的抑制熱載子注入所造成的電性衰退，如臨界電壓的衰退，最大轉導與汲極飽和電流。 第三部分則是探討在介電層HfOxNy沉積介電層前堆疊10Å的Base Oxide 和在沉積介電層後作電漿沉浸離子佈植(Plasma Immersion Ion Implant，PIII)處理，並探討不同的處理方式對元件的初始特性與可靠度方面的影響。我們發現有堆疊Base Oxide 10Å，因為其界面特性比較好，所以一些電特性如汲極飽和電流(Id)，最大轉導(Gmmax)，和在F-N stress 可靠度下比其他樣品還好。而在可靠度的表現下，作電漿沉浸離子佈植(PIII)處理，可以有效抑制熱載子注入所造成的電性衰退。