化學氣相堆積複晶矽的物理和特性及其應用

Abstract

本文利用矽烷在氮氣中熱分解的化學氣相堆積技術成長複晶矽，并使用紅外線光譜儀 、展阻測量系統、電子掃描顯微鏡及X射線燒射儀， 研究純複晶矽及經過砷離子佈植 復晶矽的物理特性。根據實驗的結果, 當溫度低於900℃ 和矽烷與氮的流量比為0.12 8 時, 複晶矽的堆積成長方式是化學表面反應所致, 其活化能為1.22電子伏特。 複晶 矽的退火效應, 包括退火深度、複晶矽的大小和方向性，均將加以研究。 本文對複晶矽的電傳輸特性亦深入研究，其中複晶矽經6 萬電子伏特能量和5×10 到 5×10 每平方厘米劑量的砷離子佈植的各種特性均仔細測量。本文根據晶粒邊界捕捉 理論提出蕭其能障模型的修正理論,并引用f和n 兩個參數以解釋實驗數據, 發現實驗 和理論相當吻合。根據實驗的結果, 顯示700℃ 下所成長約500 埃晶粒的複晶矽, 在 雜質濃度3.35×10到2.68×10每立方厘米。複晶矽的電阻值會產生十萬倍的劇降; 但 是900℃ 下成長約5300埃晶粒的複晶矽, 其電阻值僅下降了十倍。實驗并證明本文製 造的複晶矽具有負值溫度電阻系數。 本文對純複晶矽和砷離子佈植複晶矽在乾氧和混氧中的氧化速率亦加以廣泛的研究。 根據傳輸線模型，本文亦探討鋁與與複晶矽間的接觸電阻，并研究接觸電阻與接觸面 的幾何形狀和片阻間的關系。此外，熱氮化技術亦應用於金氧半場效電晶體閘氧化層 的強化, 并成功的在複晶矽上製造鋁閘金氧半場效電晶體, 而研製成功的臨界電壓介 於-6和-8伏特之間。