在單晶矽和複晶矽上成長的氧化層其特性之研究

Abstract

為了評估在複晶矽上成長的氧化層其電性及可靠性，我們備製了厚度從100 埃到 700 埃的電容，並在底部複晶矽上使用了不同的濃度來成長，經檢驗這些薄膜的電場對電 流密度的分佈圖，以及在固定電流流通下其電壓變化情形，結果發現，當氧化層厚度 愈薄，其崩潰電場強度及崩潰時間也愈大；在加固定電流之下，薄氧化層所捕穫的電 子較少，且其捕穫的位置較接近介面，同時我們把不同濃度成長，但厚度相同的氧化 層來做比較，發現其所展現的電場大小隨著極性、濃度而有不同的變化，在底部複晶 矽使用較濃的濃度所成長的氧化層，在頂部複晶矽外加正電壓的崩潰電場化外加負電 壓的崩潰電場高很多；然而在較少濃度的複晶矽成長的氧化層，反而是負電壓的崩潰 電場比較高，顯然不同的濃度會造成不同的極性分佈，而且在底部複晶矽使用較濃的 濃度所成長的氧化層，從極板加固定的正電流，除了捕穫電子之外尚有電洞的產生， 然而在較少濃度的複晶矽成長的氧化層僅有電子被捕穫的現象出現，若是在極板加固 定的負電流，則不同濃度所成長氧化層皆僅有電子捕穫的情形出現；關於這些差異， 我們嘗試從能階變化圖和表面形態的平坦程度來加以解釋。 另外，我們也研究了在離子佈植的矽晶上成長的薄氧化層，在加固定電流下，高頻和 低頻電容對電壓的特性，由此可算出在氧化層中捕穫電荷的種類和數量，以及在表面 能階上，其能態(Surface state) 分佈的增加情形，實驗結果顯示，能態增加的多寡 和氧化層中捕穫電荷的種類，數量有著極大的關係。