电子从不同晶向Si隧穿快速热氮化SiO2膜的电流增强及模型解释

用卤素钨灯作辐射热源快速热氮化（RTN）10nmSiO2膜,制备了＜100＞和＜111＞晶向Si衬底上的Si-SiOxNy－Al电容结构,研究了电子从＜100＞和＜111＞不同晶向N型硅积累层到RTN后SiO2膜（或原始SiO2膜）的漏电流和高场F－N隧穿电流。研究结果表明：经RTN SiO2膜化原始SiO2膜从低场到隧穿电场范围都明显地看到电导增强现象,比较RTN后两种不同晶向样品,低场漏电流没有多大的差别而在高场从＜100＞晶向比从＜111＞晶向Si隧穿SiOxNy膜的F－N电流却明显增加,借用一种基于横向晶格动量守恒的理论模型解释了这种现象。     

电子从不同晶向Si隧穿快速热氮化SiO2膜的电流增强及模型解释

用卤素钨灯作辐射热源快速热氮化(RTN)10 nm SiO2膜,制备了<100>和<111>晶向Si衬底上的Si-SiOxNy-Al电容结构.研究了电子从〈100〉和〈111>不同晶向N型硅积累层到RTN后SiO2膜(或原始SiO2膜)的漏电流和高场F-N隧穿电流.研究结果表明:经RTN SiO2膜比原始SiO2膜从低场到隧穿电场范围都明显地看到电导增强现象.比较RTN后两种不同晶向样品,低场漏电流没有多大的差别而在高场从<100>晶向比从<111>晶向Si隧穿SiOxNy膜的F-N电流却明显增加,借用一种基于横向晶格动量守恒的理论模型解释了这种现象.     

快速热氮化超薄SiO_2膜特性的研究

本文主要研究了超薄快速热氮化(Rapid Thermal Nitridation)SiO_2膜在高电场下的电特性和抗辐照特性,采用AES和XPS等技术分析了RTN SiO_2膜的成份和结构。与同厚SiO_2膜相比,RTN SiO_2膜具有许多明显的优点,在同样条件下,当电场强度E≈1.5×10~7V/cm时,击穿时间t_(bd)比SiO_2的约高两个量级;在经过剂量高达10~7rad的Co~(60)辐照后,SiO_2膜的界面态密度及漏电流均增大1—2个量级,而RTN SiO_2膜的变化非常小。     

关于NO氮化SiO2超薄栅介质膜的研究

研究了采用ＮＯ快速热氮ＳｉＯ２ 方法制备超薄栅介质并初步制备出约５ｎｍ超薄栅的ＭＯＳ电容和约６ｎｍ超薄 ＮＭＯＳＦＥＴ,ＮＯ氮化改善了超薄ＳｉＯ２膜的性能。     

离子注入氮化薄SiO2栅介质的特性

研究了通过多晶硅栅注入氮离子氮化10nm薄栅SiO2的特性.实验证明氮化后的薄SiO2栅具有明显的抗硼穿透能力,它在FN应力下的氧化物陷阱电荷产生速率和正向FN应力下的慢态产生速率比常规栅介质均有显著下降,氮化栅介质的击穿电荷(Qbd)比常规栅介质提高了20%.栅介质性能改善的可能原因是由于离子注入工艺在栅SiO2中引进的N+离子形成了更稳定的键所致.     

超薄氮氧化硅(Sio_xN_y)栅NMOSFET中GIDL效应的研究

MOSFET栅介质层厚度的减薄使栅致漏极的泄漏（GIDL）电流指数增强，本文报道N2O中退火SiO2（两步法）生成超薄（5．5nm）氮氧化硅（SiOxNy）栅NMOSFET中的GIDL效应，包括器件尺寸、偏置电压和热载流子效应的影响．发现GIDL在一定的偏置下成为主要的泄漏机制，且陷阱电荷和界面态对其具有显著的调制作用．二维器件模拟结果指出，与SiO2栅NMOSFET相比，LDD掺杂结构使SiOxNy栅NMOSFET的GIDL进一步增强．     

氮化后退火——一种提高超薄热氮化SiO_2 膜性能的有效方法

本文对超薄热氮化SiO_2膜(～100A)进行了研究,提出一种氮化后退火的新工艺,所得薄膜有很好的抗氧化特性,和SiO_2薄膜相比,其固定电荷及界面态密度相当,在高电场应力下膜中产生的正电荷及电子陷阱较少,较好的电击穿特性,抗辐射性能有很大的改善,因而,是一种性能优良的超薄介质膜.     

激光和等离子体混合法氮化铁表面

采用激光和氮等离子体混合方法在大气气氛下对铁样品表面进行处理，获得了铁氮化合物表层。利用X射线衍射仪（XRD）对氮化处理样品测试，得到样品的相结构。分别使用混合方法与普通激光氮化方法，在相同条件下对样品表面进行氮化处理，结果表明通过混合方法提高了氮化物含量，并有效地抑制了氧化发生。利用扫描电镜（SEM）测量氮化后样品得出氮的最大质量分数可达34．44％，有效氮化层深度可达11．21μm。讨论激光功率密度、氮等离子体流量、扫描速度等参数对混合法氮化效果的影响。在实验条件下，激光功率密度和扫描速度分别与氮化物衍射峰相对强度成线性递增关系和二次方递减关系。而随着氮等离子体流量的增加，氮化物含量增加；但是当氮等离子体流量大于0．9m^3／h后，氮化所需活化氮达到饱和，氮化物含量不再增加。另外，氮化后样品的硬度得到了增强。     

PECVD形成纳米级薄膜界面陷阱特性的雪崩热电子注入研究

采用雪崩热电子注入技术研究了纳米级SiOxNy薄膜界面陷阱特性.证实了PECVD SiOxNy薄膜中界面陷阱来源于悬挂键的物理模型.观察到该纳米膜内存在着受主型电子陷阱,随着注入的增长,界面上产生的这种陷阱将起主导作用.发现到界面陷阱密度随雪崩热电子注入剂量增加而增大,禁带上半部增大得较下半部显著.指出了雪崩注入过程中在SiOxNy界面上产生两种性质不同的电子陷阱,并给出它们在禁带中的位置与密度大小关系.揭示出PECVD法形成的SiOxNy纳米膜与快速热氮化制备的这种薄膜中、氮氧含量不同、界面陷阱特性变化关系不一样,并从形成薄膜氮化机制上予以合理的物理解析.给出了PECVD形成纳米级薄膜的优化工艺条件.     

氮气氛中高温热处理硅片表面的直接氮化

研究了直拉硅单晶片在氮气氛下热处理时的表面氮化,利用了XPS(X射线光电子谱)、SEM(扫描电子显微镜)、金相显微镜、XRD(X射线衍射仪)等手段研究了在高纯氮和非高纯氮保护条件下不同温度热处理后的样品表面,结果发现只有用高纯氮保护和温度高于1100℃的条件下,氮气才能与硅表面发生反应,生成氮化硅(Si3N4)薄膜,否则氮保护中微量的氧气会和硅表面发生反应,生成二氧化硅(SiO2)薄膜.     

离子注入氮化薄SiO2栅介质的特性

研究了通过多晶硅栅洲入氮离子氮化10nm薄栅SiO2的特性,实验证明氮化后的薄SiO2栅具有明显的抗硼穿透能力,它在FN应力下的氧化物陷阱电荷产生速率和正向FN应力下的慢态产生速率比常规栅介均有显下降,氮化栅介质的击穿电荷（Qbd)比常规栅介质提高了20％,栅介质性能的可能原因是由于离子注入工艺在栅SiO2中引进的N^ 离子形成了更稳定的键所致。     

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．     

快速热氮化SiO_xN_y薄介质膜的电荷特性与光学性质

对于快速热氮化（ＲＴＮ）的ＳｉＯｘＮｙ薄膜（ＲＴＮＦ），本文不仅采用Ｂ－Ｔ处理高频Ｃ－Ｖ测试研究了它的电荷特性，而且还借用椭圆偏振谱技术和俄歇电子能谱分析研究了它的光学性质和微结构组分，同时还讨论了电学特性与光学性质间的相关性．实验结果表明：氮化后再氧化退火是减少ＲＴＮＦ中固定电荷的有效途径，结合Ｂ－Ｔ处理高频Ｃ－Ｖ测试技术仍适用于这种薄膜中碱金属可动离子密度的测量．研究结果还给出：类似于禁带中央界面陷阱密度，该薄膜折射率随氮化时间呈现出“回转效应”变化关系．测试分析结果并初步提出一个直接与膜的微结构组分     

利用电导技术研究快速热氮化二氧化硅与硅界面的性质

本文介绍了尼科里安-科兹伯格(Nicollian-Goetzberger)电导技术及其基本原理,建立了采用双相锁相放大器的测试系统,利用它测量了常规热氮化和快速热氮化SiO_2薄膜与Si衬底的界面性质,包括界面态密度,空穴俘获截面,表面势起伏,以及界面态时间常数等,并对它们进行了分析和讨论。研究结果表明:氮化会增加界面态的密度和平均时间常数,会增强表面势起伏,但只是轻微地改变空穴俘获截面.特别地,氮化还导致界面态密度在禁带中央以下0.2-0.25eV处出现峰值以及削弱了空穴俘获截面对能带能量的依赖关系.利用一个阵列模型,可以较好地模拟表面势起伏的标准偏差并可由此推断表面势起伏是由长波形式的界面态电荷非均匀性所引起.这个结果和氮化会导致高密度氧化层电荷的事实相一致.而以上所有界面态的性质,都与氮化的时间和温度有关.     

用还原氮化法制备氮化铝粉末

研究了用还原氮化法制备氮化铝(AlN)粉末的过程。用XRD、DTA等手段确定了氮化反应的开始温度,并从热力学角度进行了讨论。通过实验研究了氮化速率。对制备出的AlN粉末性质进行了观察和检测,其结果表明所获AlN粉烧结性能良好、纯度高、颗粒微细。     

快速热氮化SiO_2膜陷阱特性的研究

本文采用雪崩热电子注入技术研究了快速热氯化SiO_2膜和氮化后再氧化SiO_2膜的体电子陷阱和界面态特性。揭示出电子陷阱的起源和放电机理;观察并解释了界面态密度随氮化时间以及平带电压漂移随注入时间的变化关系;提出降低体电子陷阱密度和界面态密度的有效途径。     

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.     

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.     

离子注入氮化薄SiO_2栅介质的特性

研究了通过多晶硅栅注入氮离子氮化 10 nm薄栅 Si O2 的特性 .实验证明氮化后的薄 Si O2 栅具有明显的抗硼穿透能力 ,它在 FN应力下的氧化物陷阱电荷产生速率和正向 FN应力下的慢态产生速率比常规栅介质均有显著下降 ,氮化栅介质的击穿电荷 (Qbd)比常规栅介质提高了 2 0 % .栅介质性能改善的可能原因是由于离子注入工艺在栅 Si O2 中引进的 N+离子形成了更稳定的键所致