LPCVD掺氧多晶硅电学特性研究.PDF

维普资讯 第 13卷 第 4弱 电 子 科 学 学 刊 Vd．13．No．● l991年 7月 JOURNAL OP ELECTRON ICS July． L99l LPCVD 掺氧多晶硅电学特性研究 潘尧令 王云珍 王济身 (华东师范大学 电子科学技术系，上 海) 摘耍 本文通过测量电导率特性对 LPCVD掺氧多晶硅 (slPos)的电学 特性进行 了酐 究．结果表明，S[POS的电学特性与其含氧量和退火温度有关．SIPOS的含氧量增加，其 电导 率下降；在退火过程 申，随遇火温度的不同，S[PO$的电导宰的变化存在两个不同过程：f雨温 退火过程中，电导率 的变化与 SIPO$中的 si—O 键 的分布和作 用有美 ；而在高温退火过程 中， 电导率的变化同是 SIPOS薄膜再培晶的结果．本文对 SIPOS的掺杂效应也进行了研究．结 果表明，$[PQS掺杂后电导率明显提高；而禽罩置对掺杂后的 SIPOS的电导率的提高具有明 显的抑制怍用． 关键调 掺氧多晶硅；低压化学i气相淀积；含氧量；掺杂 一 、 gj 言 近几年来，掺氧多晶硅 (简称 siPos)除了广泛用怍半导体器件的表面钝化膜之外． 还成功地用作各类新型半导体器件的材料 ．从而引起了人们研究其各种性质 (如光学 性质、电学性质)的广泛兴趣 J． 对 SlPOS的电学特性 的研究，已经 有 了许 多报 道．M．Hamasaki等人 测量 了 APCVD—SIPOS的暗电导 ，发现 SIPOS 的暗 电导随温度改变的特性类似于非 晶硅 (口一 si)的电导特性 ，在低温 (室温 以下)和高温(室温 以上)分别存在局域态和扩展态 电导 ，此 外 ，他们从 CFO 模型 出发 ，还研究了 S1POS的场效应电导特性．发现在 ，能级附近 存在约 10 (cm…eV )‘数量级的缺陷态，且将费米能级钉扎在能隙中央．SIPOS的带 隙宽度随含氧量不同而变化 ，其值在 1．3～L7eV 之阑． D M．Ta[or等人 对在硅衬 底上的 SIPOS的电导特性进行研究，发现在 SIPOS—Si界面之间，存 在 电流 阻塞 效应 (blockingeffect)． 本文主要对低压化学汽相淀积 (LPCVD)S1POS的电导特性及其退火效应进行 了 研究．另外 ，对掺 P、掺B的各种 SIPOS的电导特性也进行了研究． 二、样 品制备和测试 在 si(1oo)衬底上先进行热生长厚度为 05Pm 的氧化层．然后用 LPCVD 方法进 I990年 4月 7日收到，1990年 8月 ，1日修改定稿 ·现在上海科技大学(分部)技柬物理系． 维普资讯 ‘期 潘尧令等：LPCVD 掺氧多晶硅电学特性究究 行 SIPOS淀积 。淀积温度为 650~(3，沉积真空度为 0．8一 1．0mmHg；淀积得到的 SIPOS 薄膜厚度为 1．0一1．2 m．SIPOS中的含氧量 由调节气体流量 比 Mo／SIH．来控制，最 终得到的样品中含氧量为 B一36at．％ 之间． SIPOS淀积后进行热退火． 热退火是 在 Nz气氛中进行 的，退火温度为 30O一 1100~(3，时间为 30min．然后再进行蒸铝、光刻 ，形成 测试 电导用样品结构．铝 电极面积为 2．5mm ×2．5ram，电极 间距为 0．25~／m．掺杂是用 圈相扩散方法进行 的． 由于 SIPOS中载流子迁移率不能直接得到，园此不能直接由测 量 电阻率得到扩散后 的掺杂浓度．由于 SIPOS含有大量 的缺 陷，用测量 电阻率得到的载 流子浓度远远小于实际掺杂浓度．园此 ，在扩散过程中，我们用一高阻硅片作陪片 ，扩散 后用范德堡方法测得陪片中的载流子浓度，并测出相应扩散工艺条件下 的硅片结深，然后 根据扩散条件计算 出陪 片 中的杂 质