Abstract
本論文研究係探討不同佈植與後續退火參數對於等原子能量的硼核團離子佈植技術應用於製作淺接面半導體元件的特性研究。使用的試片為 n-type（100）晶面的矽晶圓。在佈植參數上，使用入射動能分別為 20 keV、40 keV、與 77 keV 的 B1、B2 與 B4 核團離子進行佈植，佈植通量為 5E13、1E14、5E14、1E15、2E15、與 1E16 cm-2，試片的溫度為液態氮溫度（77K）與室溫（298K）。在後續的退火參數上，分別進行單一階段退火（分為爐管退火、快速熱退火兩部分）以及二階段退火（爐管退火加快速熱退火）處理。而在特性量測分析上，分別使用二次離子質譜儀、拉曼光譜儀、四點探針電阻儀、以及穿透式電子顯微鏡，藉以分析不同佈植以及退火條件下，試片的輻射損傷程度、摻雜原子縱深分佈、表面片電阻以及缺陷微結構對於形成半導體淺接面的特性影響。研究成果顯示：拉曼光譜對於矽試片內晶格有序度的變化十分靈敏，是為能快速檢驗試片內輻射損傷程度與修復情形的最佳利器。由於低溫離子佈植大大地降低了離子束的加熱效應，致使矽試片在佈植的過程中較難發生自我退火修復輻射損傷的行為，也因而具有較大的輻射損傷程度。此一結果，將有助於抑制離子溝道效應的發生，造成較淺的摻雜原子縱深分佈，也致使低溫佈植的各射程參數均小於室溫者。尤其當輻射損傷的量足夠大，可在矽試片內形成足夠厚實的非晶化層，在退火處理時發展的固相磊晶成長的機制，有助於大量消弭輻射損傷。此外，經最佳化的退火條件處理之後，低溫離子佈植因可獲得較佳的晶格修復程度與較佳的淺接面半導體元件的特性。因此，低溫硼核團離子佈植擁有製作較佳的淺接面半導體元件的深厚潛力。