Abstract
在最新的次微米超大型積體電路元件技術中，氧化層的特性改善佔有 相當重要的地位。尤其到了0.25um以下的技術，在氧化層中加入氮的結合 已經是提昇超薄氧化層可靠度最重要的考量。因此，我們研究小組發展了 在O2及N2O混合環境中以微波電漿放電後氧化方法，提供一個簡單低溫製 程來成長超薄氧化層。此套系統的好處在於能夠在低溫成長氧化層同時結 合最適量的氮摻雜以得到最佳化的品質。氧化層之厚度由穿透式電子顯微 鏡(TEM)取得，傅利葉轉換紅外線光譜(FTIR)及二次質譜儀(SIMS)則用來 分析鍵結特性及氧化層中氮的濃度。在製程中，磷穿透氧化層的現象隨著 反應氣體中N2O的濃度提高有明顯的改善。O2比N2O到達1：1時，已有不錯 的抗雜質穿透能力。這些氧化層的電性研究，包括崩潰電場、崩潰電荷、 氧化層電荷及介面陷阱濃度等，都藉由其所製成的電容之電壓-電容及電 壓-電流特性加以分析。研究結果顯示用這套方法所成長出來的4nm氧化層 之電器特性已可與在高溫下成長的氧化層相比較。透過適當的N2O及O2的 混合比例，其崩潰電場可達15 MV/cm，在中間能隙的介面陷阱濃度可降低 至3*E10 cm-2eV-1，崩潰電荷在閘極注入情況下可達10-20 C/cm2；在基 板注入情況下可達50-100 C/ cm2。研究結果也顯示，透過微波功率的提 高及活性反應氣體流量的控制均可有效的改善氧化層的崩潰特性。