通過使用階梯狀摻雜的埋層對超淺結進行雙邊C-V剖面分析.pdf

1、為了改進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/漏結的是高性能MOS器件所必需的。但傳統的摻雜濃度測量方法不能滿足高摻雜且突變的超淺結摻雜濃度分布對深度分辨力和定量測量精度的嚴格要求。本論文研究了通過使用階梯狀摻雜的埋層對超淺結(如p+-n結)進行雙邊電容-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結的C-VR關系、n區(qū)摻雜、以及熱平衡下n區(qū)耗盡層寬度xn0的情況下推導了計算p區(qū)摻雜濃度分

2、布的公式。其中xn0是計算p區(qū)摻雜分布所需的一個關鍵參數,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C-VR關系,然后分別運用雙邊C-V法對19區(qū)的摻雜濃度分布進行提取。在解析法所得p+-n結C-VR關系的基礎上,發(fā)現通過將n區(qū)摻雜設計成階梯狀,可實現對xn0和p區(qū)摻雜濃度分布的精確提取。但由于解析法計算p+-n結的C-VR關系的過程中,采用了耗盡層近似,忽略了載流子的擴

3、散和輸運,所得到的C-VR關系不能代表p+-n結真實的C-VR關系,且實驗中n區(qū)的摻雜濃度分布不可直接使用。
　　 因此,也運用Medici對具有相同的階梯狀摻雜n區(qū)的p+-n和n-肖特基結進行器件仿真可得其C-VR關系。運用常規(guī)C-V法,由肖特基結的C-VR關系可提取出n區(qū)摻雜濃度。研究結果表明,在不同的xn0假設值下,運用雙邊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1.7 nm?；诰_的xn0,運用雙邊C-V法提取的p+區(qū)的摻雜濃度分布與Medici仿真結果非常吻合。還對雙邊C-V法在實驗中的運用進行了初步探索。
　　 本論文還討論了另一種特殊情況的雙邊C-V法,當p+-n結的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假設值下,也可以運用雙邊C-V法獲得正確的p區(qū)摻雜濃度梯度。