通過使用階梯狀摻雜的埋層對超淺結(jié)進(jìn)行雙邊C-V剖面分析.pdf

1、為了改進(jìn)集成電路性能和速度,需要不斷縮小器件尺寸,高摻雜且突變的超淺源/漏結(jié)的是高性能MOS器件所必需的。但傳統(tǒng)的摻雜濃度測量方法不能滿足高摻雜且突變的超淺結(jié)摻雜濃度分布對深度分辨力和定量測量精度的嚴(yán)格要求。本論文研究了通過使用階梯狀摻雜的埋層對超淺結(jié)(如p+-n結(jié))進(jìn)行雙邊電容-電壓(C-V)剖面分析,從而提取p區(qū)的摻雜濃度分布。在已知p+-n結(jié)的C-VR關(guān)系、n區(qū)摻雜、以及熱平衡下n區(qū)耗盡層寬度xn0的情況下推導(dǎo)了計(jì)算p區(qū)摻雜濃度分

2、布的公式。其中xn0是計(jì)算p區(qū)摻雜分布所需的一個關(guān)鍵參數(shù),但是一般情況下,xn0是未知的。
　　 在本工作中,用解析法和Medici仿真兩種途徑獲得p+-n結(jié)C-VR關(guān)系,然后分別運(yùn)用雙邊C-V法對19區(qū)的摻雜濃度分布進(jìn)行提取。在解析法所得p+-n結(jié)C-VR關(guān)系的基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)通過將n區(qū)摻雜設(shè)計(jì)成階梯狀,可實(shí)現(xiàn)對xn0和p區(qū)摻雜濃度分布的精確提取。但由于解析法計(jì)算p+-n結(jié)的C-VR關(guān)系的過程中,采用了耗盡層近似,忽略了載流子的擴(kuò)

3、散和輸運(yùn),所得到的C-VR關(guān)系不能代表p+-n結(jié)真實(shí)的C-VR關(guān)系,且實(shí)驗(yàn)中n區(qū)的摻雜濃度分布不可直接使用。
　　 因此,也運(yùn)用Medici對具有相同的階梯狀摻雜n區(qū)的p+-n和n-肖特基結(jié)進(jìn)行器件仿真可得其C-VR關(guān)系。運(yùn)用常規(guī)C-V法,由肖特基結(jié)的C-VR關(guān)系可提取出n區(qū)摻雜濃度。研究結(jié)果表明,在不同的xn0假設(shè)值下,運(yùn)用雙邊C-V法,通過p區(qū)耗盡層寬度隨反偏電壓的變化關(guān)系和p區(qū)摻雜濃度分布的平滑性可以分別確定出xn0的上下

4、限(xn0_min=-99.0nm,xn0_max=-97.3 nm),其精度可達(dá)1.7 nm?；诰_的xn0,運(yùn)用雙邊C-V法提取的p+區(qū)的摻雜濃度分布與Medici仿真結(jié)果非常吻合。還對雙邊C-V法在實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用進(jìn)行了初步探索。
　　 本論文還討論了另一種特殊情況的雙邊C-V法,當(dāng)p+-n結(jié)的n區(qū)均勻摻雜時,不能提取出正確的xn0值,但是即便在不正確的xn0假設(shè)值下,也可以運(yùn)用雙邊C-V法獲得正確的p區(qū)摻雜濃度梯度。