直接热氮化SiO2薄膜的电特性

对热生长SiO_2膜,在NH_3气氛中高温退火所形成的热氮化SiO_2薄膜是一种有希望用于VLSI工艺的介质膜。本文采用多种方法,较为全面地分析了不同氮化条件下这种薄膜的界面特性、介电性能、电子陷阱参数、掩蔽杂质扩散能力等电学特性;并用其做为绝缘栅制成MOSFET。讨论了热氮化对阈电压和表面电子迁移率的影响。     

基于等离子体氮化工艺的超薄栅氧化膜的电学特性和可靠性

介绍了利用MMT等离子体氮化工艺和炉管NO退火氮化工艺制备的超薄栅介质膜的电学特性和可靠性.结合两种氮化工艺在栅介质膜中形成了双峰和单峰的氮分布.通过漏极电流、沟道载流子和TDDB的测试,发现栅介质膜中双峰的氮分布可以有效提高器件的电学特性,更为重要的是可以极大提高器件的击穿特性.这指明了延长掺氮氧化膜在超大规模集成电路器件栅介质层中应用的寿命,使之有可能进一步跟上技术的发展.     

热氮化二氧化硅膜的研究

用氨气对热生长的二氧化硅膜进行了氮化处理,测试了膜的电学特性,并研究了工艺对它们的影响。实验发现,热氮化二氧化硅膜兼有二氧化硅与氮化硅膜的优点,而且界面电荷在较大范围内具有可控的特点。用AES表面分析技术研究了热氮化二氧化硅膜的结构。还探讨了二氧化硅膜热氮化的机理。     

基于等离子体氮化工艺的超薄栅氧化膜的电学特性和可靠性

介绍了利用MMT等离子体氮化工艺和炉管NO退火氮化工艺制备的超薄栅介质膜的电学特性和可靠性. 结合两种氮化工艺在栅介质膜中形成了双峰和单峰的氮分布. 通过漏极电流、沟道载流子和TDDB的测试,发现栅介质膜中双峰的氮分布可以有效提高器件的电学特性,更为重要的是可以极大提高器件的击穿特性. 这指明了延长掺氮氧化膜在超大规模集成电路器件栅介质层中应用的寿命,使之有可能进一步跟上技术的发展.     

Si3N4膜对MOS电容器存储时间影响的研究

Si3N4薄膜淀积速率对MOS电容器存储时间影响很大。在850℃下，栅介质SiO2膜厚度100nm，MOS电容器存储时间420s。在50Pa真空压力下，通过淀积70nm厚Si2N4薄膜后，MOS电容器无存储时间。经900℃O2气氛退火40min，MOS电容器的存储时间也不到2s。采用声7孔径降低气体流速，从而降低淀积速率，在840℃下，栅介质SiO2膜厚度100nm，MOS电容器存储时间420s；在60．71Pa真空压力下，淀积70nm厚Si3N4薄膜后，MOS电容器存储时间曲线不正常，经900℃O2气氛退火40min，曲线恢复正常，MOS电容器存储时间达到400s以上。     

高温工艺对TiSi_2/n~+-Poly-Si复合栅MOS电容特性及TiSi_2膜性质的影响

本文研究了高温退火过程对TiSi_2/n~+-POly-Si 复合栅MOS电容电学性能及TiSi_2膜特性的影响.结果表明,当炉退火温度高于900℃时,TiSi_2层厚度变的不均匀,甚至在某些地方不连续;TiSi_2/n~+Poly-Si 界面十分不平整;多晶硅中杂质外扩散十分严重; MOS电容的性能和电学参数变差.对于RTA过程,高温退火对MOS电容的电学特性没有产生不利影响,TiSi_2膜仍很均匀.所以,在 TiSi_2/Poly-Si复合栅结构工艺中,高温退火过程最好采用 RTA技术.     

在薄二氧化硅层上纯多晶硅化镍膜的研究

本文研究了在薄二氧化硅层上快速热退火（RTA）形成的多晶硅化镍膜的电特性，对于在薄二氧化硅上的纯硅化镍膜，测试了其到衬底的泄漏电流，发现二氧化硅性质仍类似于多晶硅膜或纯铝膜下二氧化硅性质，采用准静态C－V方法研究了多晶硅栅和纯硅化镍栅的多晶栅耗尽效应（PDE），并探讨了硅化镍栅掺杂浓度和栅氧化层厚度对PDE的影响，结果表明，即使在未被掺杂的纯硅化镍栅膜，也未曾观察到PDE。     

含三氯乙烯热氧化气氛中制备优质二氧化硅膜

栅氧化膜介质是制作MOS电路的关键工艺之一。过去一些年来大量地开展了关于制备优质二氧化硅栅介质膜的研究,认为在热氧化生长二氧化硅时在氧化气氛中适当地添加氯化物是很有裨益的。添加三氯乙烯于氧化气氛中是其中的有效方法之一。本实验对表征含氯量的一些参数(如攜带气体流量、三氯乙烯沅温等)进行适当控制,获得较为满意的结果。并发现不同的衬底要求不同的含氯量,相应的调节在电路制作中实现了对开放电压的控制。在采用了分段退火法后基本上消除了C-V特性曲线的滞后效应。     

薄栅氮化物的击穿特性

研究了含 N MOS薄栅介质膜的击穿电场和电荷击穿特性。结果表明 :MOS栅介质中引入一定的 N后 ,能提高介质的电荷击穿强度 ,电荷击穿强度受 N2 O退火温度的制约 ;N对薄栅介质的击穿电场强度影响甚微 ,击穿电场受栅偏压极性的制约。用一定模型解释了实验结果     

浮栅技术及其应用

介绍了浮栅技术的基本原理及应用情况。井对2种应用了浮栅技术的典型器件-浮栅MOS晶体管和神MOS晶体管做了详细介绍，分析了他们的基本结构和工作原理，以及建立浮栅MOS晶体管的等效模型，并说明了他们的应用情况及存在的不足。     

多晶硅后热退火引起SiO_2栅介质可靠性下降的原因分析及其抑制方法

实验研究表明 ,多晶硅后的高温退火明显引起热 Si O2 栅介质击穿电荷降低和 FN应力下电子陷阱产生速率增加 .采用 N2 O氮化则可完全消除这些退化效应 ,而且氮化栅介质性能随着退火时间增加反而提高 .分析认为 ,高温退火促使多晶硅内 H扩散到 Si O2 内同 Si— O应力键反应形成 Si— H是多晶硅后 Si O2 栅介质可靠性退化的主要原因 ;氮化抑制退化效应是由于 N “缝合”了 Si O2 体内的 Si— O应力键缺陷 .     

多晶硅后热退火引起SiO2栅介质可靠性下降的原因分析及其抑制方法

实验研究表明,多晶硅后的高温退火明显引起热SiO2栅介质击穿电荷降低和FN应力下电子陷阱产生速率增加．采用N2O氮化则可完全消除这些退化效应,而且氮化栅介质性能随着退火时间增加反而提高．分析认为,高温退火促使多晶硅内H扩散到SiO2内同Si—O应力键反应形成Si—H是多晶硅后SiO2栅介质可靠性退化的主要原因;氮化抑制退化效应是由于N“缝合”了SiO2体内的Si—O应力键缺陷．     

热氮化二氧化硅对MOS特性的影响

人们发现,在高温下氨气中进行SiO_2的热氮化,可以形成有用的薄栅绝缘物,具有热氮化SiO_2膜的MOS二极管的界面特性明显地受氮化条件的影响。在900℃左右,由于氨气分介产生氢气使原来SiO_2膜的性质发生变化导致了平带电压有一个负的漂移,大于1100℃氮化时,得到一个极好的MOS二极管特性,避免了由原先介质击穿所产生的高电场不稳定性。在硅的间隙中央和绝缘物中的电荷可以忽略的情况下,获得了低于10~(10)cm~(-2)电子伏~(-1)的表面态密度。在SiO_2膜上形成一个防止沾污的高势垒。甚至于采用钠沾污栅,MOS二极管的可动离子密度     

硅衬底注氮方法制备超薄SiO2栅介质

利用栅氧化前在硅衬底内注氮可抑制氧化速率的方法,制得3.4nm厚的SiO2栅介质,并将其应用于MOS电容样品的制备.研究了N 注入后在Si/SiO2中的分布及热退火对该分布的影响;考察了不同注氮剂量对栅氧化速率的影响.对MOS电容样品的I-V特性,恒流应力下的Qbd,SILC及C-V特性进行了测试,分析了不同氧化工艺条件下栅介质的性能.实验结果表明:注氮后的热退火过程会使氮在Si/SiO2界面堆积;硅衬底内注入的氮的剂量越大,对氧化速率的抑制作用越明显;高温栅氧化前进行低温预氧化的注氮样品较不进行该工艺步骤的注氮样品具有更低的低场漏电流和更小的SILC电流密度,但二者恒流应力下的Qbd值及高频C-V特性相近.     

硅衬底注氮方法制备超薄SiO2栅介质

利用栅氧化前在硅衬底内注氮可抑制氧化速率的方法,制得3.4nm厚的SiO2栅介质,并将其应用于MOS电容样品的制备.研究了N+注入后在Si/SiO2中的分布及热退火对该分布的影响;考察了不同注氮剂量对栅氧化速率的影响.对MOS电容样品的I-V特性,恒流应力下的Qbd,SILC及C-V特性进行了测试,分析了不同氧化工艺条件下栅介质的性能.实验结果表明:注氮后的热退火过程会使氮在Si/SiO2界面堆积;硅衬底内注入的氮的剂量越大,对氧化速率的抑制作用越明显;高温栅氧化前进行低温预氧化的注氮样品较不进行该工艺步骤的注氮样品具有更低的低场漏电流和更小的SILC电流密度,但二者恒流应力下的Qbd值及高频C-V特性相近.     

克服磷硅玻璃膜钻蚀问题的初探

在MOS器件制造的初期,发现经加温和电场的作用后,器件的阀值电压会发生漂移,实验证明这是栅氧化层中(?)污了钠离子。正是磷硅玻璃膜的出现,才使MOS器件及集成电路得以迅速发展。这是在热生长的栅氧化膜SiO_2上再生长一层含有P_2O_5的SiO_2薄膜(通常简称为PSG膜),这层PSG膜具有提取,固定和阻挡钠离子的作用,起了钝化和保护作用,因而生长PSG膜是MOS集成电路,铝栅CMOS集成电路制造中广泛来     

用于薄介质栅的PECVD法低温形成SiO_xN_y薄膜及其电学特性

研究了用作薄介质栅的等离子体增强化学气相淀积（PECVD）方法低温形成的SiOxNy薄膜与其电学特性．探索该薄膜电学特性与微观组分，反应室气压，衬底工作温度，退火致密和金属化后退火等的相互关系．给出了获得电学特性优良的SiOxNy薄膜的优化PECVD工艺条件，同时对实验结果进行了理论分析与讨论．     

快速热生长二氧化硅-硅结构负偏压温度不稳定性

研究了快速热生长二氧化硅MOS结构的负偏压温度不稳定性。这种MOS结构在未经受过金属化后热处理时有室温负偏压不稳定性,但热处理后,其负偏压温度不稳定性就比电阻炉中热生长二氧化硅MOS结构小。研究了快速热生长后在氩气中快速热处理的时间和温度、热生长后在氧气中的冷却方式、金属化后退火的温度对这种不稳定性的影响。金属化时的辐照不但引进正电荷和界面陷阱,也把负偏压温度不稳定性机构引进了MOS结构。另外还研究了负偏压温度应力后平带电压负向位移的时间演化过程,讨论了负偏压温度不稳定性的机制。     

全自对准双掩模槽栅IGBT设计与样品制备

基于侧墙自对准和金属硅化物等VLSI先进工艺实现全自对准的多晶硅反刻及栅源金属连接,并用氮化锆(ZrN)代替二氧化硅做硬掩模,由于氮化锆(ZrN)膜更薄使膜应力更小,设计出用两张掩模版制作trench绝缘栅双极晶体管(IGBT)的工艺流程,给出了初步的实验结果.该设计减少了IGBT制作的工艺步骤,降低了器件制作成本,同时缩小了元包尺寸,增加了trench结构的元包密度和单位芯片面积的沟道宽度.     

集成电路用耐熔介质的研究

这是合同号NAS12—667的最后报告,完成于1969年5月。研究了用汽相淀积在硅和氧化硅上生长Al_2O_3。有关薄膜生长的重要参数,诸如衬底温度、原材料成分、衬底制备及携带气体均进行了研究。研究了淀积在原位热氧化或热解主长二氧化硅上的硅-介质的界面特性。所选择的特性测量包括热偏压处理前后的平带电荷密度、介电强度和薄膜的折射率。断定了Al_2O_3对一般杂质如P、B、Ga、Na的掩蔽能力。用在热氧化SiO_2上热解Al_2O_3的组合膜作为栅绝缘成功地制造了绝缘栅场效应晶体管(IGFET)并测量了电学特性。与用SiO_2作为栅绝缘的类似器件进行了比较。Al_2O_3—SiO_2提供了一定的优点,特别是使场效应晶体管具有较高的跨导。