複晶矽P-N 接面之特性

Abstract

在本論文中，我們探討了長晶溫度，雜質濃度以及氮化和氫化對橫向式複晶矽P-N 接 面之特性的影響。長晶溫度為６００℃及７５０℃；硼離子（BF ）劑量為２＊１０ ，５＊１０ 以及１＊１０ ╱平方公分；砷離子（As ） 劑量為６＊１０ ╱平 方公分。用高溫氨（１０００℃，９０分鐘）作氮化，而氫化是將氫離子（H ）用離 子佈植的方式植入，其劑量為３＊１０ ╱平方公分。 我們做如下的電性測量及分析，（１）電流- 電壓（I-V） 特性，（２）電容- 電壓 （C-V） 特性，（３）電容- 頻率（C-F） 特性，（４）電容對頻率變化的敏感度分 析。 得到如下的重要結果：未經氫化或氮化的元件，其漏電流及電容值隨基極（Base）濃 度增加而增加。崩潰電壓（Breakdown Voltage） 及理想因素（Ideality Factor） 則反是。在較高溫（７５０℃）成長的元件其電性較佳，可能是因為顆粒較大的緣故 。在C-V 測量上，我們發現電容值隨頻率增加而降低。而且在較低頻時，順向偏壓之 接面電容值增加到最大值後迅速下降，變成電感性。這種現象不合肖特基（Schottky ）的理論。在C-F 測量上，我們發現零向或負向偏壓的電容值幾乎不隨頻率變化。但 是順向偏壓之電容值隨頻率增加而降低。做敏感度分析時發現，深阱陷在高頻（１ MHz∼１０MHz）大部份被氫離子覆蓋住而不能作用。 當元件經過氫化後，其電性改善很多。例如漏電流降低５００倍左右，崩潰電壓增加 ２．５倍，順向最大電容值降低１００倍，而且電容對頻率變化的敏感度亦降低許多 。氫化後元件特性改善的原因，可能是因為氫離子將複晶矽晶界（Grain Boundary） 中的懸浮鍵（Dangling Bond） 覆蓋住，使這些深阱陷不能作用。 另外，我們也用掃描式電子顯微鏡（SEM） 功能之一的“電子束感應電流（EBIC）” 之技術，作了一些複晶矽P-N 接面之研究，發現其接面區域呈不規則狀。這種不規則 的接面可能是導致複晶矽元件特性比單晶矽元件特性差的原因。