跟超�、窸2一樣,當(dāng)Si()N氧化介電層越來越薄時(shí),氮氧化硅膜厚、組成成分、 JM38510/11001BCA界面態(tài)等對(duì)器件電學(xué)性能的影響越來越重要,同時(shí)這些薄膜特性的表征也越來越困難,往往需要幾種技術(shù)結(jié)合起來使用。比如說傳統(tǒng)的偏振光橢圓率測量儀除了要求量測的光斑大小越來越小,并具有減少外部環(huán)境玷污效應(yīng)(airbornc matehal contaminationeffect)的功能外,同時(shí)還需具備短波長的紫外光或遠(yuǎn)紫外光波段,以提高對(duì)氮氧化硅中化學(xué)組分的敏感度。而對(duì)透 圖4射電鏡來說,高分辨率(<0,2nm)的透射電鏡對(duì)于觀察Si02/Si或Si()N/Si的界面形貌、界面缺陷是不可或缺的。

   而對(duì)于氮氧化硅介電層來說,光電子能譜(XPS)是一種比較有效的測量膜厚和組成成分的工具,它跟TEM和GV量測都有比較好的線性關(guān)系(見圖4.4)「⒎田,XPS不但可用于si02或⒏ON柵極氧化介電層的厚度量測,具有角度分辨率的XPS還可以用于Si()N中氮的濃度隨深度的分布測試[9]。另一種比較有效測量氮氧化硅中氮的濃度分布的工具為二次離子質(zhì)譜(SIMS),它可以區(qū)分不同工藝條件下制得的氮氧化硅介電層厚度、氮的濃度及分布的細(xì)微差別(見圖4.5)Ll;J。對(duì)于⒏ON介電層來說,除了上述特性外,薄膜界面態(tài)、缺陷及電荷情況對(duì)介電層的電學(xué)性能的影響也至關(guān)重要。這些通�？捎梅墙佑|式的GV測量儀來實(shí)現(xiàn)的。非接觸式GV測量設(shè)備不但可以測得超薄Si()N介電層的界面電荷,缺陷密度,跟二氧化硅比,氮摻雜的⒏ON柵極氧化層或氧化硅氮化硅疊加的柵極氧化層,其漏電流得到了大大的改善(可降低一個(gè)數(shù)量級(jí)以上),并且可以同時(shí)保持溝道里的載流子遷移率不變。時(shí)至今日,⒏ON柵極介電層還是45nm以上CMOS技術(shù)主流的柵極材料。在可預(yù)見的將來,氮氧化硅柵極氧化介電層會(huì)在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上,不斷提高工藝制程的控制水平,比如用較溫和的等離子體來實(shí)現(xiàn)氮摻雜,以減少氮穿透⒏02到達(dá)硅襯底并降低⒏ON/⒊界面的損傷;又比如通過設(shè)備硬仵的改進(jìn)來提高摻氮濃度和介電層厚度的均一性。跟高介電常數(shù)柵極氧化層和金屬電極比,⒏ON制程具有工藝簡單成熟,生產(chǎn)成本低,重現(xiàn)性好等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。