Abstract
本論文研究係以等核團能量以及低劑量、高劑量等原子能量Bn核團的離子佈植技術，探討其離子佈植的特性以及形成淺接面的應用性。在等核團能量離子佈植的研究中，將利用能量皆為77 keV的Bn核團離子（包括有B1、B2、B3、與B4）以等原子劑量5×1013/cm2佈植於n-type（100）矽晶圓（4~7 Ω-cm），並將佈植後的靶材予以1050℃ 25 sec快速熱退火處理，以探討隨著核團離子尺寸改變，硼原子在靶材內部的縱深分佈情形，以及退火後輻射增強擴散效應（radiation-enhanced diffusion，簡稱 RED）對硼原子縱深分佈的影響。所有試片均以二次離子質譜儀量測其內的硼原子縱深分佈，並利用皮爾森分佈配合最小平方法，來擬合硼原子縱深分佈的四個射程參數值。結果顯示：不論是退火前或經退火後，所有的硼原子縱深分佈均可利用皮爾森分佈法予以適當描述，且當Bn核團離子越大時，則佈植後的硼原子縱深分佈越淺。在等原子能量離子佈植的研究中，係使用核團能量分別為20 keV、40 keV、60 keV、與80 keV 的B1、B2、B3、與B4 核團離子進行佈植，並分為低劑量（等硼原子劑量為5×1013/cm2）以及高劑量（等硼原子劑量為1016/cm2）兩部分予以探討。在低劑量Bn核團離子佈植的試片之中，分別進行單一階段RTA 1050℃ 10秒以及二階段FA 550℃ 1小時 + RTA 1050℃ 10秒退火處理，藉以探討不同退火條件下，硼原子的縱深分佈以及表面片電阻值隨核團離子尺寸的變化情形。研究結果顯示：佈植後所造成的硼原子縱深分佈會隨著核團離子越大而越深；在經過二階段退火處理後，輻射增強擴散效應會隨著核團離子越大而越小。比較單一階段RTA與二階段FA + RTA退火兩製程，發現經二階段退火處理，其硼原子的輻射增強擴散現象明顯較單一階段退火者為小。由表面片電阻值的量測結果中，發現當以B1、B2核團離子佈植時，經單一階段退火後會有較小的表面片電阻值，且其值隨著核團離子越大而越小；當以B3、B4核團離子佈植時，則發現經二階段退火後會有較小的表面片電阻值，且其值隨著核團離子越大而越大。在高劑量Bn核團離子佈植的試片之中，則皆以二階段退火處理，並利用二次離子質譜儀量測其內的硼原子縱深分佈、溝道式拉塞福背向散射儀量測靶材內部缺陷的縱深分佈、以及穿透式電子顯微鏡觀察靶材內部與表面的微觀結構影像。研究結果顯示：Bn核團離子佈植的輻射損傷量，會隨著核團離子越大而越大，且呈非線性關係；在經二階段退火後，靶材內部仍有殘餘缺陷存在。但在B4核團離子佈植的條件之中，因佈植時已使靶材達到非晶化程度，致使在進行FA退火時發生固相磊晶成長，有助於缺陷大量的消除。