不同佈植與後續退火參數對於矽化硼分子離子技術的特性影響研究

Influence of various implantation and annealing parameters on the characteristics of BSi molecular ion implantation technique

王世昌

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(2006年)

摘要

摘要

本論文係探討不同佈植與後續退火參數對於矽化硼（BSi）分子離子佈植技術應用於製作淺接面半導體元件的特性影響研究。使用的靶材為＜100＞晶向的矽晶圓。在佈植參數上，入射離子的為 77 keV，佈植通量為1013、5×1013、1014、2×1014、5×1014、1015、與 2×1015 cm-2 ，靶材的溫度為液態氮溫度（-196℃）與室溫（22℃）。在後續退火參數上，包括：單一階段退火（再細分為爐管退火與快速熱退火兩種）與兩階段退火（爐管退火＋快速熱退火）處理，而在特性量測分析上，則分別使用並以拉曼光譜儀、二次離子質譜儀、四點探針電阻儀、以及穿透式電子顯微鏡，來分析經退火前後試片的輻射損傷程度、摻雜原子縱深分佈、表面片電阻值、以及缺陷微結構。研究結果顯示：隨著佈植通量的增加或靶材溫度的降低，會致使拉曼光譜中的一階散射峰強度降低，並導致橫向光性聲子散射峰的出現，顯示高佈植通量或低溫佈植條件下，產生了較高程度的輻射損傷。以佈植通量 5×1014 cm-2 的試片為例，低溫佈植條件下的硼原子縱深分佈較室溫佈植者為小，而經單一階段1050℃、25秒的快速熱退火之後，原具有較高程度輻射損傷的低溫佈植試片，因固相磊晶成長的效應，快速修復晶格，致使暫態增強擴散效應較小，所以退火後的射程參數仍然是低溫佈植者較室溫者為小，且沒有產生差排環。至於佈植通量 2×1015 cm-2 的試片而言，發現單一階段 550℃、3 小時的爐管退火之後的試片，不論低溫或室溫佈植者，均已達到較佳的淺接面特性，其中又以低溫佈植的試片較室溫佈植者為佳；而對於兩階段退火的試片而言，並沒有因為多進行了第二階段的快速熱退火而得到更佳的淺接面特性。

關鍵字

離子佈植 ； 矽化硼分子離子 ； 拉曼光譜 ； 輻射損傷

參考文獻

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