超大型積體電路上複晶矽閘極氧化層的影響

Abstract

因應未來超大型積體電路上閘極介電層所需求之高可靠度, 本實驗采用兩可能閘極結 構, 即複晶矽/ 氧化層/ 矽基與鈷矽化物/ 複晶矽/ 氧化層/ 矽基以及三種不同的氧 化層厚度分別為100 埃、200 埃、300 埃來確定氧化層介電薄膜的可靠度。 在複晶矽/ 氧化層/ 矽基此閘極結構中, 以化學氣相沈積技術成長一層2500埃的複晶 矽薄膜, 使用不同離子布植的能量與劑量將雜質磷離子(P )兩種, 劑量: 5×10 cm , 2.5×10 cm 及5×10 cm 三種。為防止磷在高溫下往外擴散流失, 在複晶矽表面 蓋上一層約2000埃的二氧化矽。在氮氣中以不同退火溫度 (800℃、900℃、1000℃) 來探討磷雜質擴散入氧化層中影響介電層崩潰的強度。 在鈷矽化物/ 複晶矽/ 氧化層/ 矽基閘極結構中首先選擇一最佳條件的複晶閘極結構 (60KeV, 2.5×10 cm ,p ) , 以雙電子槍鍍上不同厚度 (1000埃、2000埃、4000埃 ) 的鈷矽混合物, 混合比例為1:2.2 。在氮氣中經不同退火溫度 (800℃、900℃、1- 000℃)後, 會產生應力誘導介電層缺陷和電洞陷阱影響介電層崩潰強度。 在復晶矽/ 氧化層/ 矽基閘極結構中, 當離子布植能量愈高, 氧化層愈薄退火溫度愈 高, 由於雜質磷擴散入氧化層對崩潰強度的影響就愈大。 在鈷矽化物/ 複晶矽/ 氧化層/ 矽基閘極結構中, 鈷矽化物愈厚, 氧化層愈薄, 退後 溫度愈高, 應力誘導缺陷及電洞陷阱影響介電層崩潰強度就愈大。