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本篇論文的重點在於對含氮氧化層製程熱預算的降低,同時對氧化層的抗
性也予以有效的改善.本篇論文共分為兩大部份:第一部份為二階段氮化(
Two Step Nitridation)的方式製作含氮氧化層,探討第二階段氮化過程對
於氧化層中氮原子分佈的曲線變化與元件電性兩者之間的關係.由實驗結
果得知,元件經兩階段氮化製程後氮於氧化層Bulk中的含量不致增加而且
氮原子能集中於多晶矽(Poly-Si)/二氧化矽(SiO2)與矽基板(Si)/二氧化
矽(SiO2)這兩處界面;有助於氧化層抗性的提升,除此之外元件對於硼穿
透(Boron Penetr-ation)的抵擋也可以有效提升.其中可能的原因是氮原
子在兩處介面中可以減少不完全的鍵結,形成更強的鍵結形態藉以增強元
件抗性穩定性.第二部份為使用不同的初始氧化層(Initial Oxide)經快速
熱處理系統(RTP)氮化後,探討含氮氧化層(Oxynitride)對熱電子與幅射的
抗性.實驗結果顯示,以濕式氧化(Wet Oxidation)成長的氧化層經RTP通入
N2O氣體氮化後,MOS元件電性比利用乾氧方式成長的氧化層經同樣的氮化
條件下有較佳的表現.由於利用RTP系統在N2O環境下氮化濕式氧化層,較可
使氮原子Si/SiO2的界面集中(Pileup),同時氧化層Bulk中氮原子的濃度也
不會增加.這樣使得Si/SiO2界面的Dangling Bo-nd,Si-Si,Strained Si-O
不完全鍵結形成Si-N,Si2-O-N的完整鍵結,讓界面處的結構更加鍵全,降低
界面所受的應力(Interfacial Strain).同時氮原子也可以形成氫的擴散
屏障(Diffusion Barrier),減少氫原子對氧化層界面的不良影響.
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