臺灣博碩士論文加值系統

本論文主要是敘述如何應用直接光激化學氣相沈積法（Direct photo-CVD
）， 研製銻化銦金氧半（MOS）結構及其化學組成，物理特性和電特性之
研究。光激化學氣相沈積法，有兩種基本反應機構，一種是汞感光分解，
另外一種是直接光激分解。本論文是利用波長分佈於 1750 A∼1950 A，
功率為 150 W 的氘燈作為直接光激化學反應的觸發光源。如此，一方面
可以減少汞污染，另方面也可以避免毒害。 高能量的紫外光， 可以直接
分解反應氣體（SiH4）和（O2）產生光化學反應，成長二氧化矽薄膜。目
前我們已經成功地發展出低溫（27 ℃ ∼ 200 ℃）成長高品質氧化層的
技術，以直接光激化學反應來成長氧化層的技術在國內現今而言，實屬首
例。AuCr/SiO2/InSb以及 Al/SiO2/InSb 金氧半二極體也已經研製成功，
經由橢圓測厚儀量測顯示氧化層折射率約在 1.44∼1.47 之間與反應氣體
比率（SiH4：O2）有很強的相依關係。在 1.0 Torr 壓力及 120 ℃溫度
下， 成長速率約為 300 A/mim，利用歐傑（Auger） 電子光譜儀分析顯
示氧化層為高品質的二氧化矽（SiO2）。在 77°K下，金氧半二極體的高
頻（１MHz）電容-電壓特性曲線， 幾乎沒有磁滯現象， 平帶電壓約為
0.5 V利用 Nicollion 及 Brews 所提出的方法分析電容-電壓曲線，顯
示其介面能態密度（interface states density）約為 5×10 cm eV 且
成Ｕ型分佈，在 1.0 V 偏壓下其漏電流約為 1 nA，崩潰電壓約為 0.8
MV/cm。從以上的電性分析顯示，對於一個直接且為窄能隙的Ⅲ-Ｖ 族化
合物半導體--銻化銦而言，以直接光激化學氣相沈積法所成長的氧化層是
具有相當良好的絕緣特性。

We have successfully developed a technique to obtain a
high quality oxide at low temperature (27C - 200C) and low
pressure (0.5 Torr--1.5 Torr). The silicon dioxide (SiO2)
insulator layers on indium antimonide(InSb) are the first time
prepared by direct photo-chemical vapor deposition
without mercury vapor introcuced into the chamber using
vacuum ultra violet (VUV) light source (D2 lamp). The thin
SiO2 films measured by He-Ne laser ellipsometer indicated
that the refractive index is about 1.44-1.47, and deposition
rate is about 300A/min at 1.0Torr. the films evaluated by
Auger electron spectroscopy (AES) depth profile showed that
composition atoms were distributed uniformly throughout the
oxide film. The AES analysis found the dominant components of
the oxide film are silicon and oxygen with a small amount
of hydrogen. Metal/oxide/semiconductor (MOS)
capacitors (AuCr/SiO2/InSb and Al/SiO2/InSb) were
constructed on InSb substrates.Capacitance-voltage
characteristics of the MOS capacitors were measured at 77K. The
interface state density is of the order of 10E11 cm-2 eV-1, and
distributed in a very good shape within the midgap. C-V curves
showed that almost no hysteresis and smaller flat band voltage.
The current-voltage shows the leakage current is about 1(nA) at
0.8V, and the breakdown voltage is about 0.8MV/cm.