第三章 不同堆疊結構對提升鍺/矽p + -n二極體特性之影響
3.3 結果與討論
3.3.1 漏電流分析
此實驗結果選擇面積為100μm2，選擇性磊晶的條件分別為Control Sample: 臨場摻雜矽鍺 100Å/鍺 900Å與Stack Sample: 未摻雜的矽鍺
100Å/未摻雜的鍺 300Å/臨場摻雜鍺 600Å，臨場摻雜所使用的氣體
BB2H6流量為 40sccm，活化溫度與時間為 850℃，30 秒，Silicide製程 溫度為 400℃，30 秒。圖 3.1 比較不同矽鍺/鍺堆疊對二極體I-V電性 之比較，從圖中的順偏( Forward Bias )來看，其Ion/Ioff current ratio皆超 過六個級數，再利用式子
Jf = Js (eqV/nkT-1)
得知理想因子n ( Ideality Factor )分別為Stack Sample 1.002與Control
Sample 1.006，表示此二極體的在順偏部份是優良的，表 3.1 是其他
面積的理想因子值。
圖 3.2是逆偏1V的漏電流分布圖(偉柏圖)。我們隨機量測Control
Sample及Stack Sample，已完成且相同面積的十五個二極體，包含面
積為 100μm2、200μm2、300μm2、1000μm2。圖3.2所顯示的曲線表示 本實驗所製作兩種堆疊方示的元件，其均勻性非常的良好，同一面積 所量測到的漏電流相差很小。
經由逆偏漏電流密度和周長與面積的比值作圖，可以得到組成漏
電流的兩個部份，一個是面積漏電流，另一個是周長漏電流，可由方 程式(1)表示。由圖 3.3 可以得知，即使未經過 Silicide 製程，依然有 一定的周長漏電流，Control Sample 的周長漏電流密度為 2.19E-3 A/cm，Stack Sample的周長漏電流密度為 1.81E-3 A/cm，兩者堆疊方 式與傳統 Si 所製作的接面比較，Si 周長漏電流密度為3.55E-3 A/cm 並無特別明顯的差異。
由於面積越大的二極體所包含的缺陷相對於小面積的二極體的會
比較多，因此測量漏電流(單位為A)時所量測到的大面積漏電流會比 較大，若把漏電流(A)轉換成漏電流密度(A/cm2) ，則小面積的漏電流 密度會比較大，由公式(1)得知，P/A越大表示周長所佔的比例越大，
若二極體的周長是逆偏漏電流的主要路徑，則周長漏電流密度(圖3.3 曲線的斜率)越大。直線內插到Y軸(漏電流密度)的數值即為面積漏電 流密度，Control Sample的面積漏電流密度為2E-8 A/cm2，Stack Sample 的面積漏電流密度為 5E-8 A/cm2，兩者堆疊方式與傳統Si所製作的接 面比較，Si面積漏電流密度為 2.16E-8 A/cm2相當，可得知此製程不會 因為Si、SiGe、Ge晶格長數不同，產生差排缺陷而提高漏電流。
3.3.2 SIMS 分析
由於超高真空化學氣相沈積系統( Ultra High Vacuum Chemical Vapor Deposition System, UHVCVD System ) 沈積鍺或矽鍺的速度十
分的緩慢，磊晶成長一片鍺 900Å的時間要3~4 個小時，若開始沈積
使用PECVD系統沈積TEOS，深度在 0~110nm的成分為矽與氧，即二 氧化矽。深度在 110nm~230nm的成分是鍺。與圖 3.9 作比較，深度
0~110nm的二氧化矽並無雜質在內，深度 110nm~230nm的硼濃度在
2E19~1E20 左右，此濃度即為鍺內的雜質濃度，以目前製程技術所使
用的離子佈植做比較，此雜質濃度只屬於一般摻雜濃度，由於本實驗 所使用的摻雜技術為臨場摻雜，並非離子佈植的方式將雜質強制植 入，因此摻雜濃度無法達到很高的濃度。深度 230nm~300nm的硼濃 度是 2E19 左右，代表接面深度為 700Å左右，與Control Sample的
3000Å相比確實大大地降低硼的擴散。根據圖3.1、圖3.4 與圖3.9的
結果顯示接面深度( Junction Depth )越深，其逆偏漏電流越低，與理 論是相符合的。