COMPREHENSIVE STUDY OF LOW-TEMPERATURE SILICON DIOXIDE FABRICATED BY ELECTRON-CYCLOTRON-RESONANCE（ECR） PLASMA OXIDATION WITH AND WITHOUT ECR PLASMA PRETREATMENT

Abstract

以低溫下成長極薄的高品質二氧化矽薄膜的技術，在未來次微米元件的應用上是不可 或缺的，而電子迴旋共振電漿氧化法是一個不錯的選擇。本篇論文主旨在研究在室溫 下以無偏電壓的電子迴旋共表氧電漿氧化矽基板的技術；並且我們也在氧電漿氧化步 驟前，在相同的腔體中施以一前置電漿處理步驟，所使用之氣體為氬氣、氫氣、氮氣 及氨氣。結果，發現有前置電漿處理步驟的二氧化矽成長速度比較快，所以前置電漿 處理步驟對矽基板有表面清的效果。因此，兩種成長過程的二氧化矽成長機制是不相 同的。同時，我們也發現氧電漿的氧化速度是微波功率、電漿壓力、前置電漿處理的 時間及氧化時間的函數。 利用以鋁膜及複矽晶膜為閘極的電晶體電容，分析電子迴旋共振電漿二氧化矽的電性 。以鋁閘極電晶體電容而言，閘極氧化層的崩潰電場在10∼14MV╱CM之間，而界面缺 陷密度及氧化層的有效電荷密度可分別低至∼6.2*。有前置電漿處理步驟的二氧化矽 有較高的崩潰電場及較低的界面缺陷密度和氧化層的有效電荷密度。由此可知，有前 置電漿處理步驟的二氧化矽有較佳的電性。同時，我們也利用複矽晶閘極電晶體電容 分析經過一些熱處理後，此電子迴旋共振電漿二氧化矽的電性。閘極氧化層的崩潰電 場約在13MV╱CM左右，而界面缺陷密度及氧化層的有效電荷密度可分別低至∼6.0*10 。 而且，在200MA/CM^2的固定電流密度的作用下，導至閘極氧化層崩潰的電荷密度可達 到9COUL╱CM^2。因此，利用前置氮電漿及氨電漿處理步驟可以改善電子迴旋共振電 漿二氧化矽的品質。