一個用來改善形變通道N型金氧半場效電晶體

Abstract

在本研究中，我們探討了使用薄緩衝層對於具有形變通道的n-型深次微米電晶體的性能影響與可靠度分析。我們實驗發現，在氮化矽沉積前先沉積一層薄緩衝層(thin buffer layer)並不會使元件性能變差，這是使用薄緩衝層的優點之一。而沉積氮化矽覆蓋層時所帶來的熱預算(thermal budget)雖然可以降低界面的缺陷與減少逆短通道效應，然而卻會使多晶矽空乏現象變嚴重。在本研究中，我們分別探討了兩種緩衝層材質: 四乙氧基矽烷(TEOS)氧化矽與多晶矽。我們發現在形變元件中氫含量的多寡是影響元件可靠度最主要的因素。使用四乙氧基矽烷(TEOS)氧化矽緩衝層可以減緩沉積氮化矽的過程中氫擴散至閘極介電層的情形。另一方面，由於在沉積多晶矽緩衝層的過程中是使用含有氫的矽甲烷(SiH4)先驅物(precursor)，所以多晶矽緩衝層沒有像四乙氧基矽烷(TEOS)緩衝層一樣佳的阻隔效果。當元件含有氮化矽覆蓋層來增進其驅動電流時，熱載子退化效應會被嚴重地劣化，然而我們也證實：在氮化矽沉積前先沉積一層緩衝層，可以有效改善熱載子退化效應。