熱氮化二氧化矽的特性及短通道矽閘金氮半電晶體的製造

Abstract

本文研究二氧化矽在溫度900℃ 以上利用氨氯直接氮化的特性, 發現二氧化矽表面可 直接轉換成氮化矽或氮氧化矽層。根據橢圓測試儀及層層逐步化學腐蝕的分析, 發現 熱氮化二氧化矽層的表面含氮成份最高, 且含氮量由表面逐漸減低。實驗證實氮化二 氧化矽膜比純二氧化矽膜具有較高的介電常數及介電強度, 較低的表面固定電荷密度 。同時由於氮化矽膜具有良好均勻度及保護能力, 使得氮化二氧化矽膜之金氧半結構 的介電崩潰電流獲得顯著的改進。 利用熱比二氧化矽膜作為金氧半電晶體閘絕緣材料, 本文成功地研究製高增益、高品 質的短通道矽閘金氧半電晶體;且由其特性的表現,證明氮化二氧化矽膜將可成為未來 超大型積體電路應用上之重要閘極材料。