Abstract
氫模型理論指出，氫極易滲入氧化層中，它會終止懸浮鍵(dangling bond) ，亦會破壞弱鍵(weak bond) 而與其形成鍵結，使能陷不再捕捉載子。離子化輻射會均勻地破壞二氧化矽內及其與矽界面之化學鍵，並產生電子電洞對，而被破壞之化學鍵包括了與氫有關的鍵結，懸浮鍵，弱鍵等等，使能陷密度增加，造成元件功能上的衰退。而熱載子注入會使造近通道汲極端的界面能陷增加，亦造成元件功能的衰退，特別是轉移電導Gm大量衰減。最近，在文獻中提出了一種新的技術，以輻射照射然後退火(annealing) 重複處理的方式，可同時改善鋁閘極MOS 電容的輻射與熱載子效應，並且不需要在製程上作任何變化，可說是最簡便的方法。但是能否實際運用在VLSI結構，仍需要證實。因此我們就針對此一處理方式，作更進一步的實驗與分析。本實驗所用的測試方法包括：高頻C--V分析，I--V測試，雜訊測量(1/f noise) 。至於元件的分析理論，是用界面能陷U-型分佈及能隙中點(mid-gap) 電壓理論，並配合Gm衰減與雜訊變化作分析。全部實驗過程區分為5 個處理階段，共設計6 種處理方式比較，其差異在於照射劑量，退火溫度及處理次數。然後再將這些被處理過的元件與未被處理過的元件一起再作照射及熱載子效應分析。實驗結果顯示，照射然後退火重複處理的方式，確實可以大幅降低由輻射所引起之氧化層電荷，而且N+多晶矽閘極元件，短通道MOSFETs 皆能適用，並且對於輻射衰減元件間的絕緣性質亦具改善的效果。由本實驗所設計的處理的方式中，當提高照射劑量而且減少處理次數為2 次時，可得到更佳的效果，對於僅降低熱載子效應而言，我們亦得到更簡便有效的方法：熱載子注入然後退火重複處理。