Abstract
本論文主要研究內容可分為三個部份：天線效應對元件結構之相關性研究，電漿製程對元件之充電極性偵測，以及電漿製程之光子退火效應的驗證。 在天線效應對元件結構之相關性研究方面，首先藉由自行設計的光罩進行MOS-C元件的製作，利用不同的多晶矽指狀天線結構研究在電漿蝕刻製程的天線效應（antenna effect）中，不同的天線面積，邊長，密度對元件所造成的充電傷害程度變化。同時變化閘極氧化層厚度，觀察氧化層薄至26 Å時，充電傷害的變化趨勢。結果可以發現在電漿蝕刻製程的天線效應中，同樣天線邊長的元件即使變化不同的天線面積，元件所受的充電傷害幾乎相同，而當變化天線邊長，控制天線面積時，就可以明顯的觀察到充電傷害的變化，因此證明了電漿蝕刻製程的充電傷害主要途徑是藉由天線的周圍區域（edge）而非天線的面積區域（area）！同時，在量測過程中也發現了就40 Å的薄氧化層而言，充電效應已成為一種潛在性（latent）的傷害，元件必須在stress的過程或可靠度的測試之下才可檢驗出所受的傷害。至於26 Å的超薄氧化層，在此幾乎無法量測出充電傷害，這是否表示超薄氧化層可以免除充電傷害的威脅，則需要作更深入的驗證。 電漿製程對元件之充電極性偵測方面，首先利用不同的金屬層天線結構進行電漿光阻灰化（PR ashing）製程，證明了天線效應在此是以天線的面積（area）作主導，不同於蝕刻製程。同時企圖使用不同天線面積連接不同保護二極體的應用下，分析電漿光阻灰化製程對元件所造成的充電傷害隨晶圓位置變化，以及分析晶圓上不同位置的充電極性變化，以便對電漿源的不均勻性（non-uniformity）有一徹底的了解。實驗結果證實了在此設計的天線結構確實可以對充電效應的極性作一偵測的功能，同時結果也顯示元件在進行電漿光阻灰化製程時，晶圓中心遭受了gate injection的充電傷害，而晶圓兩旁則遭受了substrate injection的充電傷害。在兩種極性的交界處，元件處於時正時負的充電狀態下，仍遭受了一定程度的傷害。 電漿製程之光子退火效應的驗證方面，先藉由不同閘極結構所曝露出不同閘極氧化層的多寡，以及不同的閘極氧化層厚度，企圖分析晶圓在電漿製程中受到光子照射下對元件的影響，並設計晶圓在電漿環境變化不同的曝露時間，分析電漿的環境究竟對氧化層的電性是否有正面的幫助及退火的效果。結果顯示在多晶矽電漿蝕刻製程中，閘極氧化層的曝露程度越高，元件電性越好，這樣的結果對於40 Å及26 Å的氧化層均大致成立，證明了光子退火效應確實存在。同時以另一個實驗的角度，當元件在電漿環境中的時間延長時，所表現的電性也有提升的趨勢，因此可以更直接的對光子退火效應作驗證。