Abstract
本篇論文主要著重於PN 二極體電特性改善的研究，其內容概略分成二個部份，第一是以中子照射矽晶植磷製作PN二極體之特性改善與製作閘流體的研究。利用本校清華水池式反應器製作中子照射植磷的晶片，並用於 PN 二極體的製作及量測電特性，研究在不同中子照射時間和不同的退火條件下，對元件電特性會有何影響。快 戡o現照射中子 12 小時，以900℃、130分鐘退火條件製作之 PN 二極體電特性最佳，而照射 24 小時和 36 小時以 1000℃、140分鐘退火條件製作之 PN 二極體電特性較佳。另外，也嘗試以 N2O 對二極體的場氧化層進行氮化 (nitridation) ，消除SiO2/Si 的應力 (stress) 和缺陷 (defects) 等問題。結果有通入 N2O 進行場氧化層氮化者，在耐高電壓的測試中確實有較高的反向崩潰電壓。然後以中子照射植磷晶片經退火的處理後製作閘流體，量測順向衝越電壓 (forward breakover voltage) 和反向崩潰電壓 (reverse breakdownvoltage) ，了解以中子照射矽晶轉化植磷晶片應用於製作功率元件之可行性。最後嘗試改變PN二極體的結構，以未摻雜之多晶矽 (undopedpolysilicon) 覆蓋在場氧化層之上，藉以防止表面電弧 (Surfacearcing) 產生的放電問題。第二部份是以中子活化分析金氧半元件雜量含量並作元件特性分析。本章研究內容是對金氧半元件的閘電極 (gateelectrode) 以離子佈植或是擴散的方法進行摻雜之後再分別給與不同的趨入溫度和時間，使多晶矽閘極和閘極氧化層內都會有不同的雜質含量。將一部份經不同趨入條件的試樣，實際的做出面積大小不同的金氧半電容，並量測CV curve和崩潰電荷量，得知元件的可靠度 (reliability) 如何。另一部份試樣則是利用 NAA、ICP/AES、SIMS 對元件各薄層中含有的雜質進行含量定量的分析。最後將電性和所分析而得到的平均氧化層雜質含量作一比較。在元件電特性分析部分，發現趨入的溫度和時間以1000℃、10~20分鐘的條件可使片電阻下降，且對元件的可靠性和耐久性較好，應是較折衷的條件。綜合雜質含量和電特性分析的比較發現，電特性較差者都是氧化層雜質含量多者，這是因為雜質存在於oxide中，會造成若干捕捉陷阱缺陷的關係。而 SIMS 分析濃度的方法，常有校正方面的困擾。若要作砷濃度定量分析的話，NAA是一個不錯的方法，其具快速的優點，只要將方法再加改進，其在定量分析方面的研究，將可提供一精確值以供參考。