跟超薄⒏O2一樣,當Si()N氧化介電層越來越薄時,氮氧化硅膜厚、組成成分、 JM38510/11001BCA界面態等對器件電學性能的影響越來越重要,同時這些薄膜特性的表征也越來越困難,往往需要幾種技術結合起來使用。比如說傳統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,并具有減少外部環境玷污效應(airbornc matehal contaminationeffect)的功能外,同時還需具備短波長的紫外光或遠紫外光波段,以提高對氮氧化硅中化學組分的敏感度。而對透 圖4射電鏡來說,高分辨率(<0,2nm)的透射電鏡對于觀察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譜(SIMS),它可以區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微差別(見圖4.5)Ll;J。對于⒏ON介電層來說,除了上述特性外,薄膜界面態、缺陷及電荷情況對介電層的電學性能的影響也至關重要。這些通常可用非接觸式的GV測量儀來實現的。非接觸式GV測量設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(可降低一個數量級以上),并且可以同時保持溝道里的載流子遷移率不變。時至今日,⒏ON柵極介電層還是45nm以上CMOS技術主流的柵極材料。在可預見的將來,氮氧化硅柵極氧化介電層會在現有技術基礎上,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現氮摻雜,以減少氮穿透⒏02到達硅襯底并降低⒏ON/⒊界面的損傷;又比如通過設備硬仵的改進來提高摻氮濃度和介電層厚度的均一性。跟高介電常數柵極氧化層和金屬電極比,⒏ON制程具有工藝簡單成熟,生產成本低,重現性好等技術優點。