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二氧化矽/矽與二氧化鉿/矽的堆疊 結構表面與電性分析

By 馮舉威

Abstract

[[abstract]]當CMOS元件製程越做越小,二氧化矽為主的介電層已經到達物理與電性特徵的臨界線,本論文研究以有機金屬化學氣相沉積法製備HfO2與HfSiO薄膜作為閘極介電層,在不同溫度的退火條件下,探討材料的結構性質與熱穩定性,同時實驗中以金屬/絕緣層/半導體的電容結構形式探討其電容值與漏電流的電性特徵,並對矽基板表面進行氨氣前處理與薄膜沉積後的低溫400°C電漿氮化處理作比較,分析氮化對介面品質的影響以及介電層薄膜的結構變化。本實驗利用低掠角X光繞射對試片進行晶格結構分析;以X光光電子能譜儀對薄膜間的鍵結組成鑑定;使用原子力顯微鏡對薄膜表面進行粗操度分析;最後以電性量測儀對MIS的電容結構測量高頻電容C-V曲線與漏電流效應的I-V曲線。實驗結果顯示,HfO2薄膜在提升退火溫度情況下,中介層會持續增加,導致電容值下降,但相對於漏電流也會降低,因為整體的EOT增加,而HfSiO的薄膜內與介面間的缺陷密度小,薄膜的熱穩定性佳,漏電流不易形成穿隧,此外也針對矽基板的表面做氨氣前處理形成SiNx層,能夠降低介面缺陷電荷,但對於中介層的形成有增加的趨勢,薄膜沉積後電漿處理可以使結構較為緊密,從改變退火溫度的C-V曲線中顯示;另外,從平帶電壓的遲滯效應中發現,引入氮原子有助於減少其薄膜內的缺陷捕捉電荷

Topics: 氧化鉿, 高介電係數, 閘極介電層, 氮化處理, surface treatment
Year: 2009
OAI identifier: oai:http://ir.lib.pccu.edu.tw/:987654321/1542
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