非光擾掃描電容顯微術於矽鍺基材之電性分析

Electrical Analysis of SiGe Materials Using Non-photoperturbed Scanning Capacitance Microscopy

楊哲瑜(Zhe-Yu Yang)

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(2007年)

摘要

由於半導體元件的發展日益精進，對於電晶體尺寸的要求也愈來愈小，超淺接面的製作可說是一項必經製程。除此之外，為了更進一步地提升元件的效能，許多新的材料已正在開發中，然而矽鍺材料即為熱門的候選人之一。為了能更加瞭解矽鍺材料的特性與其優點，本論文係利用BF2+與B+低能量離子佈植於矽鍺材料上製作P+-N超淺接面，再經不同的熱退火處理來活化摻雜元素，另外製作一組相同佈植與退火條件的矽基材超淺接面為對照組，並配合掃描式電子顯微鏡、原子力顯微鏡、掃描電容顯微鏡、二次離子質譜儀、SRIM電腦程式模擬、掃描電容圖譜等分析工具，藉以瞭解矽鍺基材不同於矽基材的擴散活化特性與自由載子縱深分佈情形。
本論文研究係採用矽95％、鍺5％的矽鍺基材，在離子佈植方面則使用20 keV、5×1014 cm-2的BF2+分子離子與10 keV、5×1013 cm-2的B+離子佈植，退火方式即採取單一階段900℃ SA與兩階段SA＋500℃ FA六小時兩種條件。發現無論矽鍺或矽在經過兩階段退火後，其電性接面空乏區域均更加陡峭，顯示900℃ SA＋500℃ FA六小時有利於高品質超淺接面的形成。而且兩者經相同的熱退火處理後比較，硼離子在矽鍺基材內活化程度較高，顯示著矽鍺基材有助於摻雜元素的活化。最後，本論文研究對於掃描電容圖譜分析技術的穩定性加以探討，將影響其穩定性的主要因素找出並加以控制，使掃描電容圖譜分析更加可靠，再對不同的介電層（包含矽鍺氧化層）品質做量測分析，進一步的瞭解矽鍺材料的特性，建立SCS於氧化層上的分析技術。

關鍵字

掃描電容顯微鏡 ； 矽鍺 ； 超淺接面

參考文獻

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