以Sio /Si N /SiO 為電介質的雙複晶矽電容的電性研究

Abstract

本實驗所用的樣本是由對POC１ 預置過的複晶矽氧化，然後再沈積一層氮化矽，最 後再用濕氧來對氮化矽作再氧化而得。此外，為了作對照實驗，某些試片只成長了一 層複晶氧化矽。我們所長的介電質等效厚度都小於２５０埃。 在這個實驗中，電介質的等效厚度都是由所量得的電容值換算而來，而由穿透式電子 顯微鏡的照片可以證實此換算的厚度頗為正確。我們利用I-V 的方法可以得知電介質 的崩潰電場，漏電流及電場加速因子。從對零時間電介質崩潰（TZDB）的量測中，我 們可以得到當複晶矽（Ⅰ）接正電壓時，ONO 的崩潰電場為１３MV/cm ，而氧化矽則 為９MV/cm 。如果將正電壓接在複晶矽（Ⅱ），則ONO 的崩潰電場為１１MV/cm ，而 氧化矽則為７MV/cm ，由此可知當複晶矽（Ⅱ）為陽極時崩潰電場降低，此乃因為在 複晶矽（Ⅰ）的表面，存有許多尖角，而使有效電場被增大所致。而在電介質因時崩 潰（TDDB）的量測中，我們如果在複晶矽（Ⅰ）加上正壓，則可以得到ONO 的電場加 速因子為１．２ decade•cm/MV；如果在複晶矽（Ⅱ）加上正壓，則電場加速因子為 １．０ decade•cm/MV，由以上的結果可以預估只要操作的電場小於３MV/cm ，則元 件的生命期將可達１０年。 介電質中載子的傳播原理也是這篇論文所討論的重點之一，以Fowler-Nordheim 穿透 及Frankel-Poole 跳躍電流為基礎，我們建立了一個模型來預測介電質的漏電流，我 們發現Fowler-Nordheim 穿透是氧化層漏電流的主要來源，而ONO 的漏電流主要是由 Frankel-Poole 跳躍效應所產生。比較二者之間的漏電流，我們發現ONO 的漏電流比 氧化層小很多。 最後我們研究載子被介電質捕獲的現象，利用一階的近似化，我們建立了一個模型， 而將此模型與實驗的結果相比較，我們發現ONO 中被捕獲的主要載子為電洞，這與一 般氧化層捕獲電子的現象不一樣。