Abstract
本論文研究係採用20 keV、5×1014 cm-2分子離子劑量的BF2+分子離子作為佈植條件。退火方式包括急遽熱退火（spike annealing，簡稱SA）與爐退火（furnace annealing，簡稱FA）兩種，而退火製程則分別使用單一階段（SA）與二階段（SA+FA與FA+SA）。至於特性量測實驗上，則利用掃描電容顯微鏡來量測二維自由載子微分電容影像及訊號，配合二次離子質譜儀來量測摻雜元素縱深分布、四點探針來量測表面片電阻值、展阻分析儀來量測一維自由載子縱深分佈、以及I-V半導體元件參數分析儀來量測P+-N接面漏電流，並進行相互驗證與比較分析工作。研究結果顯示：含有氟離子的BF2+分子離子佈植對硼離子的擴散速率會有明顯的抑制作用。而在單一階段 1050℃ SA系列的試片之中， 其TED的擴散速率較1100℃者為小，顯示TED效應對熱退火溫度的影響甚為敏感。由掃描式電容顯微鏡所獲得的二維自由載子微分電容影像與訊號以及P+-N接面空乏區的結果得知：急遽熱退火的溫度對於摻雜元素的活化程度與自由載子的濃度分佈有決定性的影響，雖然1100℃急遽熱退火系列的試片有較佳的活化程度，但因硼離子在高溫時的擴散活化速率非常快，會導致較大的電性接面深度以及自由載子的濃度分佈不集中。反之，二階段的1050℃ SA＋550℃ 3小時FA的熱退火製程，則為形成一深度淺且陡峭的P+-N超淺接面的最佳熱退火參數。經單一階段550℃ 3小時FA熱退火後的試片，其表面片電阻值仍高達1544 Ω/sq.，顯示在較低的熱退火溫度時，其所供給的熱能只足夠讓受損晶格緩慢回復，而摻雜元素的活化程度並不高。而在二階段熱退火製程之中， SA+FA的表面片電阻值會比FA+SA者來得低，從展阻分析儀的自由載子濃度量測結果得知：SA+FA試片其摻雜元素的活化程度較FA +SA者時為高。由穿透式電子顯微鏡的結構影像觀測結果得知：1050℃ SA＋550℃ 3小時FA與1100℃ SA＋550℃ 3小時FA的試片，其熱退火後在佈植區域中並無明顯的殘餘缺陷（residual defects）存在，而在a/c 界面亦無觀測到EOR缺陷的出現。在P+-N接面漏電流的可靠性量測結果顯示：1050℃ SA＋550℃ 3小時FA熱退火製程的漏電流為本實驗所有熱退火製程中的最小值，得知此一條件為本論文研究中，形成P+-N超淺接面的最佳熱退火製程。