臺灣博碩士論文加值系統

本論文研究，以建立SCM於自由載子二維分佈量測分析之技術及其應用為目的，並發展平面掃描分析技術，建立一簡便可行之自由載子橫向分佈量測分析方法。
藉量測微分電容訊號輪廓，探討佈植於靶材內的摻雜元素，經快速熱退火處理後的擴散行為，及其所產生自由載子濃度分佈情形。同時，在適當的退火條件下，藉由分析自由載子濃度變化造成的SCM微分電容訊號改變，探討佈植區內摻雜元素的活化行為。並深入討論各退火製程對摻雜元素的活化、擴散行為，及其所產生的自由載子濃度分佈的影響。

摘要
誌謝
一、前言…..……………...………………………..…….…1
二、文獻回顧…………………...………………………..…3
2.1 離子佈植……………………………….…………….…3
2.2 掃描電容顯微鏡………………………………………5
三、研究目的…………………………..….………….….…8
四、實驗方法………………………………………...…….11
4.1 實驗原理…..………………….…………….…..11
4.1.1 試片設計原理…………………………………..…11
4.1.2 SCM量測原理……………………..…………………12
4.2 實驗步驟……………………………………………..14
4.2.1 程式模擬………………………...……………..14
4.2.2 試片製作與量測…………………………………15
五、實驗結果與討論…………………………………….…17
5.1 SCM訊號分析技術…………………………….…………17
5.1.1 SCM訊號與量測誤差因素…………………..…….17
5.1.2 SCM橫截面試片、平面試片掃描訊號分析比較….19
（1）P+/N結構、佈植區間隔2μm試片分析………….19
（2）P+/N結構、佈植區間隔5μm試片分析………….21
（3）P+/N+/N結構、佈植區間隔2μm試片分析………21
5.2 摻雜元素與自由載子濃度二維分佈量測……………..22
5.3 摻雜元素活化行為之觀測………………………………29
六、結論與建議………………………………………………33
七、參考文獻…………………………………………….……36
圖目錄
圖一、C-V曲線與SCM訊號的關係示意圖………………….38
圖二、因探針偏壓的變化所引起的積聚與空乏現象，
所引起的空乏層電容變化示意圖….……………….39
圖三、不同的自由載子濃度下的C-V曲線圖………………40
圖四、SCM定電容模式的工作結構示意圖……………………41
圖五、SCM試片製作流程圖…………………………………42
圖六、AFM - SCM的訊號比對圖………………………………43
圖七、AFM - SCM掃描影像比對圖……………………………44
圖八、SCM試片結構示意圖……………………………………45
圖九、P+/N結構、佈植區間隔2μm的SCM橫截面試片、
平面試片訊號比較圖……………………………………46
圖十、P+/N結構、佈植區間隔5μm的SCM平面試片掃描
訊號圖……………………………………………………….….47
圖十一、P+/N+/N結構、佈植區間隔2μm的SCM平面試片
掃描訊號圖………………………………………………48
圖十二、經由一開口幕罩離子佈植於晶格化半導體材料
之縱向與橫向射程分佈圖………………………………49
圖十三、SIMS摻雜元素縱深分佈分析圖………………………50
圖十四、高溫退火橫截面試片SCM微分電容影像圖…….……51
圖十五、高溫退火橫截面試片SCM微分電容影像訊號
截面分析圖…………………………………………………52
圖十六、四點探針量測片電阻值…………………………………53
圖十七、高溫退火平面試片SCM微分電容影像圖………………54
圖十八、高溫退火平面試片SCM微分電容影像訊號截
面分析圖……………….…………………………………55
圖十九、開口佈植區2μm平面試片SCM微分電容影像圖..…….56
圖二十、開口佈植區為2μm平面試片SCM微分電容
影像訊號截面分析圖………………………………………57
圖二十一、低溫退火平面試片SCM微分電容影像............58
圖二十二、低溫退火平面試片SCM微分電容影像訊號
截面分析圖……….………………………………….…59
圖二十三、兩階段退火平面試片SCM微分電容影像及
其訊號截面分析圖…………………….…….………….60
表目錄
表一、10 keV與20 keV的硼離子佈植於矽與二氧化矽
的SRIM電腦程式模擬計算結果……………………………61
表二、SIMS摻雜元素縱深分佈分析與SCM自由載子
濃度分佈分析之比較………………………………………62
表三、佈植區開口寬度0.8μm與佈植區開口寬度2μm
平面掃描試片P/N接面過渡區寬度比較表………………63

[1]Dieter K. Schroder, SEMICONDUCTOR MATERIAL AND DEVICE CHARACTERIZATION, (1998).
[2]N. Bohr, Phil. Mag. 25 (1913) 10.
[3]N. Bohr, Phil. Mag. 30 (1913) 581.
[4]W. Shockly, U. S. Patent No. 2787 (1952) 104.
[5]J.F. Ziegler, J.P. Biersack, and U. Littmask, “Stopping and Range of ions in Solids” vol. 1, Pergamon Press, New York, (1985).
[6]J.F. Ziegler, and J.P. Biersack, “SRIM : the Stopping and Range of ions in Matter” Version 96.07. IBM-Research, Yorktown, (1996).
[7]G. Binnig, and H. Rohrer, Helv. Phys. Acta 55 (1982) 726.
[8]G. Binnig, H. Rohrer, C. Gerber, and E. Weibel, Appl. Phys. Lett. 40 (1982) 178.
[9]C.D. Bugg, and P.J. King, J. Phys. E: Sci. Instrum. 21 (1988) 147.
[10]Y. Martin, D. W. Abraham, and H. K. Wickramasinghe, Appl. Phys. Lett., 52 (1988) 1103.
[11]盧武星，離子注入原理與技術，北京出版社，(1982) 147。
[12]S. T. Nakagawa, Y. Hada, and L. Thome, Rad. Eff. and Defects in solids, Vol. 153 (2000) 1.
[13]張茂男、陳志遠，科儀新知，第二十二卷第五期，(2001) 67。
[14]V. V. Zavyalov, J. S. McMurray, and C. C. Williams, J. Appl. Phys., Vol. 5, No. 11 (1999) 7774.
[15]H. Tomiye, T. Yao, H. Kawami, and T. Hayashi, Appl. Phys. Lett., 69 (1996) 23.
[16]NAG Foundation Library Reference Manual, (vol.1) 1st Edition, September 1992, Oxford, U.K.
[17]J. Smoliner, B. Basnar, S. Golka, E. Gornik, B. Loffler, M. Schatzmayr, and H. Enichlmair, Appl. Phys. Lett., 79 (2001) 19.
[18]R. Stephenson, A. Verhulst, P. De Wolf, M. Caymax and W. Vandervorst, Appl. Phys. Lett., 73 (1998) 18.
[19]W.K. Chim, K.M. Wong, Y.L. Teo, Y. Lei, and Y.T. Yeow, Appl. Phys. Lett., 80 (2002) 25.
[20]K. Tsuji, K. Takeuchi, and T. Mogami, Silicon System Research Labs., NEC, Symposium on VLSI Technology Digest of Technical paper, (1999).
[21]M.H. Juang, and S.C. Harn, Electron Device Letters, Vol. 20, No. 12, (1999).