矽晶向對於高通量氫離子佈植技術製作絕緣體上矽材料之影響研究

胡景翔(Ching-Hsiang Hu)

指導教授 ： 梁正宏

國立清華大學/原子科學院/工程與系統科學系/碩士(2008年)

摘要

研究以離子劈裂技術製作絕緣體上矽的先進課題，以高通量氫離子佈植於晶向（111）與（100）的矽晶圓，成功製成絕緣體上矽材料；並針對兩種不同晶向基材的微結構與特性加以比較。分析方面分為二大部分，第一部分先以光學顯微鏡分析比較（111）與（100）矽的表面發泡在不同退火溫度與時間下其變化的差異性，再輔以二次離子質譜儀與微拉曼光譜儀來量測試片內氫、氧元素的縱深分佈以及氫複合缺陷的型式等隨退火溫度與時間的變化情形。第二部份經由標準製程製作出絕緣體上矽材料，並利用原子力顯微鏡、橫截面穿透式電子顯微鏡、以及二次離子質譜儀等來進行絕緣體上矽薄膜的表面粗糙度、離子劈裂層厚度、以及元素縱深分佈的量測分析。研究結果顯示：（一）、（111）矽的表面發泡，由於擁有較多的成核位置，所以發泡半徑較小，且數量較多。（二）、無論是（111）或（100）矽，退火條件皆在高溫區才能成功完成離子劈裂製程，達到矽薄膜轉移形成絕緣體上矽結構的終極目標。（三）、在（111）矽中於低溫退火時會出現明顯而強烈的暫態增強擴散效應行為。（四）、對與（111）與（100）矽兩者而言，劈裂層厚度會較接近氫受陷的位置，而不是氫的平均投影射程；對照 SRIM 程式模擬的結果，劈裂位置會接近在氫平均投影射程之後的間隙原子富集區平均位置。（五）、利用掃描式電子顯微鏡量測退火後試片的橫截面，發現表面發泡特殊結構。

關鍵字

絕緣體上矽 ； 離子劈裂技術 ； 氫離子佈植 ； （111）矽

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SOI ； ion cut ； smart cut ； hydrogen ； implant

參考文獻

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