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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:鄧德華
研究生(外文):D.H. DENG
論文名稱:掃描電容顯微鏡於摻雜元素二維分佈量測分析技術之建立與研究
指導教授:梁正宏梁正宏引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:工程與系統科學系
學門:工程學門
學類:核子工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:63
中文關鍵詞:掃描電容顯微鏡自由載子二維分佈影像
外文關鍵詞:SCMfree carrier 2D image
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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

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