長在複晶矽與非晶矽上的複晶矽氧化層, 氮化複晶矽氧化層非晶矽氧化層之計測分析與模擬

Abstract

本文發展出一種理論模式，考慮了“否樂一挪現”穿透效應，影像力降低效應，第一 階陷住動力學，撞擊游離化，與起伏引起的電場加強效應等，來研究長在複晶矽上的 氧化層的斜升電壓沖擊的電流一電壓特性。同樣地，經過熱氮化的複晶矽氧化層也以 這個模式作計測分析。根據此一模式，我們不僅計算了電子陷住，正電荷堆積與介電 電場強度，並且計算了起伏引起的電場加強效應。由斜升電壓沖擊之電流一電壓特性 的測量，一些重要的重要參數，如平均電場加強因素，有效總陷住密度，陷住截面積 ，結合陷住截面積，介質崩潰電場等，均能求得。在斜升電壓沖擊下，嚴重的起伏導 致較大的漏電流與較弱的介質崩潰電場；然而嚴重的陷住效應，卻會降低漏電流，並 加強介質崩潰電場。在高溫的乾氧氧化與低溫的濕氧氧化，由於產生起伏效應引起的 電場加強減弱，且電子陷住效應稍微增加，故能得到較高品質的複晶矽氧化層。此外 ，高溫的乾氧氧化比濕氧氧化具有較小的起伏效應。高濃度摻雜複晶矽上成長的氧化 層，由於其起伏效應加大，故品質因而變差。然而，熱氮化複晶矽氧化層，由於在高 溫與長時間的氮化後，其起伏效應減弱，且陷住效應加強，故具有超好的特性。 此外，本文使用掃描式電子顯微鏡，斜升電壓沖擊的電流一電壓測量，高電場沖擊與 固定電流沖擊等方法來分析及比較複晶矽氧化層與非晶矽氧化層。從掃描式電子顯微 鏡的照片觀察與斜升電壓沖擊的電流一電壓測量得知，非晶矽氧化層的起伏效應比複 晶矽氧化層小，故具有較小的漏電及耐較大的電子總流量。此外，複晶矽氧化層與上 端電極的介面較下端介面平坦。在高電場沖擊下，發現電子陷住與正電荷堆積容易發 生於複晶矽氧化層；但對非晶矽氧化層而言，僅有電子陷住效應顯得重要。 在複晶矽氧化層裡，嚴重的起伏效應使得有效的發射面積縮小，導致局部電流密度與 電場的加強，故最後降低了耐電子的總流量。