Pt-Si系統之BF2 /F 離子植入研究

Abstract

本論文旨在研究BF2 /F 離子植入對Pt/Si 或PtSi/Si 結構的影響, 并和未經離子植 入的Pt-Si 系統相比較。在低溫方面, 我們探討未經離子植入以及其它種制程對鉑矽 化物最初形成的相(phase) 的影響。該三製程包括植入金屬法(ITM),植入矽中經過以 及不經過活化處理, 再鍍上鉑法(ⅡS-with and with-out-activation)。經由X 光繞 射儀和穿透式電子繞射儀的確認, 對一非常薄的鉑膜( 大約300 埃 )Pt2Si 是經能量 100Kev和劑量5×10 15cm -2植入的ITM 樣品的起始相, 此和未經離子植入和ⅡS-有 活化處理樣品之Pt12Si5 成強烈對比。它們的矽表面為單晶結構。這種與矽表面有關 的相成長可以解釋為部分晶格一致所引起的相成長(Pt12Si5)。 然而離子混合效應卻 破壞了這種矽化物與矽介面的晶格一致性。由吸收系數和時間的關系圖中, 我們可以 推導出來, 經過植入的Pt2Si 相成長的活化能為1.26+-0.3eV,比未經植入的1.32+-0. 03eV還要低。由ITM 法的實驗資料和模擬結果中我們推算出壓抑Pt12Si5 成長所須具 有的鉑和矽位移之臨界混合濃度大約是6.6×10 17cm -3。 掃描式電子顯微鏡, 歐傑電子譜儀, 拉塞福背向散射譜儀及片電阻測量的觀測和分析 實驗中, 我們發現以ITM 法及植入金屬矽化物法(ITS) 經由BF2 或F 植入后的矽化鉑 薄膜, 如果劑量夠的話, 在經過800℃/60分鐘甚至更高溫度的退火處理後仍可維持與 低溫退火后相同的特性, 而未經離子植入或植入量不夠的矽化鉑薄膜在經過750℃ 或 更高溫的退火后, 特性便開始劣化。我們提出在矽化鉑與矽介面區有一層以SiF2或Si F3鍵結形式存在的氟原子阻擋層來解釋這種現象。經由BF2 離子布植的實驗, 相對於 ITM 和ITS 技術, 我們可以得到, 對厚300 或173 埃的鉑薄膜而言, 改善矽化鉑高溫 穩定性之最佳F 離子植入能量, 比較實驗和模擬的結果, 我們發現, 經過離子植入后 ,位於介面區的氟離子數量決定此最佳植入能量的大小。 最后, 在從400℃ 到850℃ 的退火溫度下, 經過氟植入的矽化鉑蕭特基二極體, 已經 成功地製成, 其在高於750℃ 的高溫退火下, 幾乎所有的二極體的電特性均比未植入 的矽化鉑蕭特基二極體更好。但是二極體之電流- 電壓行為和氟之植入劑量的關系卻 有點不規則, 這些須要更進一步的探討。