離子佈植矽、補償效應之研究

• Main Authors: YANG,JIAN-SHENG, 楊健生
• Other Authors: CHEN,LI-JUN
• Format: Others
• Language: zh-TW
• Published: 1990
• Online Access: http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/04700976539025882723

碩士 === 國立清華大學 === 材料科學工程研究所 === 78 === (001) 及(111) 矽晶片, 均植入二種離子: (1)BF (110KeV)(2)P (65KeV)or As (1 50KeV)。BF 之劑量固定在 5×10 /cm ,P 或As 則為1×10 /cm ,5×10 /cm , 1×10 /cm ,5×10 /cm 。我們知道BF 為P type, 而P 和As 則為n type, 隨著 二種離子劑量之不同, 能帶中之費米能階也由靠近Valence band或 Conduction band 逐漸移至能帶之中間位置 (當BF (5×10 /cm )+P (or As ) (5×10 /cm )。帶電 之空孔 (charged vacancies)之濃度也隨之變化, 這種變化直接影響晶體重新生長之 速率和缺陷消除之程度。 本實驗以氮爐和快速熱退火 (RTA)來熱處理矽試片, 然後以電子顯微鏡 (TEM), 橫切 面及平面觀察來分析差排環和測量成長中之非晶質層厚度。 由實驗結果, 氮爐 575℃退火之 (001)矽試片有明顯缺陷消除之趨勢, RTA600至 650 ℃退火之 (001)矽試片則由於缺陷密度不高, 所以沒有觀察到明顯缺陷消除之趨勢 , RTA800℃以上退火之 (001)矽試片則除了原始a／c介面之差排環帶, 重長層中沒有觀 察到任何缺陷。(111) 矽試片退火溫度高於 900℃時, 重長層明顯的分為二層, 表面 層佈滿了雙晶及差排環, 靠近原始a／c介面之較低層則有缺陷束充斥其間。原始a／c 介面下之差排環亦被觀察到。 至於SPEG生長動力方面, (001) 矽試片經 575℃氮爐退火, 隨著n-type離子劑量之增 加, 生長速率減慢此符合補償效應理論之預測。(001) 矽試片經 600至 650℃,RTA退 火。生長速率之趨勢亦相似於氮爐退火之試片, 但P (5×10 /cm ) 之生長速率稍快 於P (1×10 /cm ) 之生長速率, 此有可能是F 離子遮蓋了補償效應之故, 經計算BF +P (5×10 /cm ) 和BF +P (5×10 /cm )之生長活化能分別為2.75eV,3.2eV。 (111) 矽試片之生長速率趨勢,BF +As (1×10 /cm )快於BF +As (1×10 /cm ) , 但BF +P 系統則沒有明顯之趨勢。