高介電常數閘極介電層TDDB崩潰行為之研究

Abstract

隨著IC製程的演進，元件尺寸越做越小，而閘極氧化層(SiO2)也越來越薄，使得直接穿隧漏電流(Direct Tunneling)的增加，造成元件漏電流與功率損耗，所以使用高介電常數材料(High dielectric constant)來取代SiO2，一般稱為High-k材料。因為在相同電容下，High-k介電層的厚度是二氧化矽之數倍，能夠有效降低直接穿隧漏電流，而許多研究指出鉿(hafnium，Hf)這個元素，為最有希望取代SiO2作為閘極介電層之材料，所以選定Hf為研究主題。TDDB (Time Dependent Dielectric Breakdown)。在半導體可靠度裡，是一個研究故障機制的重要方法，量測的目的就是要檢測出閘極介電層的生命 期，提供規劃最佳製程設計。本專題針對定電壓測試(Constant Voltage Stress，CVS)所得到的TBD (Time To Breakdown)及I-t特性圖，進行閘極介電層的可靠度分析，及崩潰機制的討論。