Abstract
本論文中，我們分別以兩種high-k 材料作為基礎，進一步改變其材料結構，再經不同的熱處理後，來探討其對閘極介電層元件的特性與可靠度差異。此實驗研究可以分為三大部分：第一部分討論以HfOxNy為閘極介電層的電容元件的特性影響，探討濺鍍Hf靶材時，通不同的N2流量，以及不同溫度的RTA處理，對元件電特性的影響。研究結果可知，通入較高的N2流量和較高溫的RTA之電容元件，皆有助於抑制閘極漏電流、使得崩潰電場耐壓變大，和提升長時間的可靠度。第二部分討論高介電材料HfNxOy，沉積在不同晶格方向的矽基板表面上，其對元件的特性影響。我們可知，晶格方向(111)的EOT略小於(100)，卻使其漏電流與崩潰電場的特性變差；在可靠度方面，晶格方向(111)比(100)較能有優越的表現。第三部分討論以CoTiO3和Al2O3堆疊之閘極介電層的電容元件的特性，探討CoTiO3與Al2O3不同的組成比，施以不同溫度PDA處理，以及比較O2與N2當退火氣體對元件電特性的影響。從研究發現，CoTiO3/Al2O3組成比較高的元件，且施以較高溫的PDA熱處理，以及通入O2當退火氣體，俱能降低介電層的漏電流、提升崩潰電場強度和改善可靠度性能。