Abstract
本論文主要是研究含氮氧化層對MOS元件抗性的影響，內容主要分為兩大部分。首先是以快速熱處理系統(RTP)通N2O氮化閘極氧化層來改善MOS元件抗性: 由實驗結果，可以得知不同閘極含氮氧化層之MOS元件對熱電子與輻射的抗性，以爐管成長純氧氧化層，然後再以RTP通N2O氣體氮化氧化層的製程，最能減少電流Stress與輻射照射所造成的元件特性衰退。由於氮原子進入界面與Strained Si-O、Dangling bond、Si-Si鍵結，產生Si-N、Si2-O-N鍵結，降低界面形變(Interfacial Strain)。同時，氮原子也能夠形成氫原子的擴散障壁，降低氫原子對氧化層的不良影響。不過由於爐管通N2O氣體成長含氮氧化層中氮原子濃度的縱深分佈較均勻，使得氧化層中的氮原子(Bulk nitrogen)含量較多對元件的電特性有不良影響。若以RTP通N2O氣體氮化純氧氧化層，則可使氧化層中之氮原子較集中在SiO2/Si界面處。第二部分探討快速熱處理氮化氧化層之溫度與時間效應:由實驗結果顯示，元件抗熱電子的特性會明顯受到氮化氧化層溫度與時間的影響。此外，我們發現先以爐管成長一層純氧氧化層，再以RTP通N2O氣體，在氮化溫度1050℃，氮化時間30秒的製程條件氮化氧化層，最能減少電流Stress所造成元件特性衰退，而有效提昇元件抗熱電子的特性。由FTIR與SIMS分析得知，可能的改善機制為足夠的氮原子在SiO2/Si界面有效的堆積與鍵結，使得SiO2/Si界面的應力減小。適當的氮化溫度與時間，可使得氮原子進入界面的量夠多，而在Oxide bulk內又可盡量減少，使MOS元件有最佳抗熱電子特性。