跟超薄⒏O2一样,当Si()N氧化介电层越来越薄时,氮氧化硅膜厚、组成成分、 JM38510/11001BCA界面态等对器件电学性能的影响越来越重要,同时这些薄膜特性的表征也越来越困难,往往需要几种技术结合起来使用。比如说传统的偏振光椭圆率测量仪除了要求量测的光斑大小越来越小,并具有减少外部环境玷污效应(airbornc matehal contaminationeffect)的功能外,同时还需具备短波长的紫外光或远紫外光波段,以提高对氮氧化硅中化学组分的敏感度。而对透 图4射电镜来说,高分辨率(<0,2nm)的透射电镜对于观察Si02/Si或Si()N/Si的界面形貌、界面缺陷是不可或缺的。

   而对于氮氧化硅介电层来说,光电子能谱(XPS)是一种比较有效的测量膜厚和组成成分的工具,它跟TEM和GV量测都有比较好的线性关系(见图4.4)「⒎田,XPS不但可用于si02或⒏ON栅极氧化介电层的厚度量测,具有角度分辨率的XPS还可以用于Si()N中氮的浓度随深度的分布测试[9]。另一种比较有效测量氮氧化硅中氮的浓度分布的工具为二次离子质谱(SIMS),它可以区分不同工艺条件下制得的氮氧化硅介电层厚度、氮的浓度及分布的细微差别(见图4.5)Ll;J。对于⒏ON介电层来说,除了上述特性外,薄膜界面态、缺陷及电荷情况对介电层的电学性能的影响也至关重要。这些通常可用非接触式的GV测量仪来实现的。非接触式GV测量设备不但可以测得超薄Si()N介电层的界面电荷,缺陷密度,跟二氧化硅比,氮掺杂的⒏ON栅极氧化层或氧化硅氮化硅叠加的栅极氧化层,其漏电流得到了大大的改善(可降低一个数量级以上),并且可以同时保持沟道里的载流子迁移率不变。时至今日,⒏ON栅极介电层还是45nm以上CMOS技术主流的栅极材料。在可预见的将来,氮氧化硅栅极氧化介电层会在现有技术基础上,不断提高工艺制程的控制水平,比如用较温和的等离子体来实现氮掺杂,以减少氮穿透⒏02到达硅衬底并降低⒏ON/⒊界面的损伤;又比如通过设备硬仵的改进来提高掺氮浓度和介电层厚度的均一性。跟高介电常数栅极氧化层和金属电极比,⒏ON制程具有工艺简单成熟,生产成本低,重现性好等技术优点。