Abstract
本研究主要是利用穿透式電子顯微鏡及電子束引生電流之技術，來探討離子布植及氫鈍化矽的徽結構及電氣特性。標準的半導體電性量測技術如電壓--電容、電壓--電流及霍耳效應，來佐證電子束引生電流法所觀察的材料電氣特性。穿透式電子顯微鏡，長久以來就利用來研究離子布植系統中的殘存缺陷。橫截面式穿透式電子顯微鏡，更是被證實為一極有效的技術來研究氟，氟化硼離子布植及氫鈍化處理矽中之殘存缺隱的縱深分布。而電子束引生電流法，更是可以將材料中的電氣特性的差祑，以定性及定量的方法來顯示。由于此法是在一掃描式電子顯微鏡中來觀察，故可以利用此法所探測的信號於營光幕上顯示，或是將其實際信號來計算所測試片之特理參數如少數載子擴散長度，以及試片元件的幾何構造參數如氧化層或金屬層之厚度。P-N 接合面之深度等，來定量的描述試片的電氣特性。首先本研究先行探討氟化硼離子布植矽中的特殊殘存缺陷，氟氣泡的生成因素。如試片的方向 布植的能量、劑量，退火的溫度、時間，布植前的非晶質化的處理，離子束的電流，退火的氣氛等對其的影響。實驗結果證實，氟氣泡的生成和離子布植矽中的殘存缺陷相互依存的關系，唯有氟和矽形成鍵結的缺陷的密度以在(111) 方向的，高布植劑量與能量的試片中較高。故氣泡的也較大。而利用氟離子布植在P-N 二極體中的P 層及蕭基二極體中之空乏區，產生缺陷，以橫截式電子顯微鏡分析其缺陷，繼以電子束引生電流法來觀察及量測布植區及標準區之間的電性差祑，結果氟在P-N 二極體的P 層中，使其電子的擴散長度由原先的幾個微米降至零點幾個微米。并且在N 型基板中的布植區，發現有表層的P 層形成此一結果更經由標準電性量測獲得證實。此 -P 層的形成，更是在矽及氬離子布植的N 型矽中觀察到，所以此一現象是和離子的種類無關，而是和離子布植后在矽中所形成的點缺陷有關，而此一類的缺陷基本上為一帶負電的點缺陷繁體。在氫鈍化處理的復晶矽中，微裂隙及氫的氣泡和結構缺陷都以橫截而式電子顯微鏡觀察得知，而利用電子束引生電流法中之信號對比的分布曲盄而得出矽晶界中的對消束率，晶粒內之少數載子擴散長度。經氫鈍化后之矽復晶具有降低的晶界對消速率，足以證實氫可將矽晶中的斷鍵，加以縫補，而增進其電氣特性的品質。