實驗流程與分析方法原理
3.1 試片製作流程
本研究的所有製程均在國家奈米元件實驗室(National Nano Device Laboratories, NDL)新竹廠中進行。首先使用不同的離子(F+,N2+)對矽晶圓表 面進行非晶化佈植(pre-amorphization implants, PAI)，並搭配未經佈植的對照 組來探究非晶化佈植對後續形成之金屬矽化物及其接面所帶來的影響。之 後選出較佳的佈植條件，應用於鎳鐿合金蕭特基接面，並計算其蕭特基位 障高度。未圖案化的試片主要提供材料分析之用，而經圖案化的試片則提 供於電性量測分析。
(Ⅰ)未圖案化之蕭特基接面
試片採用p型六吋矽晶片，晶格方向<100>，阻值介於15~25Ω-cm之間。
首先將所有的晶圓以雷射刻號機刻號，方便日後辦別，刻號完成後將晶圓 放入清洗蝕刻工作站之氨水槽(SC-1 tank)浸泡600秒以去除刻號時所產生的 微粒(particle)。要進行表面非晶化的晶圓則使用中電流離子佈植機做能量 10KeV劑量5×1015 cm-2的F+離子佈植及能量10KeV劑量1×1015 cm-2或5×1015 cm-2的N2+離子佈植。
接著進入金屬矽化製程的部分。先將晶圓放入氫氟酸槽浸泡60秒去除表 面的原生氧化層(native oxide)，並按照標準清洗步驟(STD clean)去除晶圓表 面的雜質，流程為氨水槽600秒→去離子水沖洗→鹽酸槽600秒→去離子水
RTA 400~900℃, 30s.
With or w/o PAI
的隔絕。首先將所有的晶圓以雷射刻號機刻號，完成後將晶圓放入清洗蝕 刻工作站之氨水槽浸泡600秒去除刻號時產生的微粒。
接著將晶圓放入氫氟酸槽(HF tank)浸泡60秒去除表面的原生氧化層 (native oxide)，並按照標準清洗步驟去除晶圓表面的雜質，最後再浸泡氫氟 酸槽60秒，清洗完成後隨即進入高溫常壓水平爐管以乾式氧化法成長襯墊 氧化層(pad oxide)350Å，做井佈植(well implant)之前置工作，保護晶圓表面 減少轟擊缺陷。
之後使用中電流離子佈植機做井佈植，植入之離子為BF2+，佈植能量為 70KeV，劑量為1.2×1013 cm-2，目的是要將晶圓之背景濃度調整一致。佈植 完後將晶圓做標準清洗，再送入高溫常壓水平爐管通入氧氣進行井形成之 動作，在此二氧化矽之生成有助於加速離子的擴散，最後再用二氧化矽蝕 刻液(B.O.E.)將之完全去除，注意晶圓表面不沾水即可。
完成以上流程後，即可開始形成局部場氧化層(field oxide)。首先將晶圓 做標準清洗與浸泡氫氟酸，再送入高溫常壓水平爐管以乾式氧化法成長襯 墊氧化層(pad oxide)200Å，完成後馬上轉管至低壓化學氣相沉積(LPCVD) 水平爐管成長氮化矽(silicon nitride)1500Å。在此襯墊氧化層用來緩衝氮化 矽在矽表面所產生的應力，氮化矽則是當遮蔽層(masking layer)阻擋氧分子 穿透，因此只有未被氮化矽覆蓋的區域下才會形成場氧化層。
接著進入微影(lithography)將主動區定義完成，微影時所採用的設備是
Track自動化光阻塗佈及顯影系統以及I-line光學步進機，以光學顯微鏡確認 光阻圖案無誤後，將露出之氮化矽用乾式蝕刻去除留下底層二氧化矽，再 以離子佈植做通道阻絕(channel stop)，幫助相鄰主動區的絕緣，佈植離子為 BF2+，能量120 KeV，劑量4×1013 cm-2。
之後將主動區上覆蓋之光阻去除，做標準清洗與浸泡氫氟酸後，送入濕 式氧化高溫常壓水平爐管中進行場氧化層5500Å的成長，形成LOCOS結 構，成長完後將晶圓浸泡氫氟酸60秒，使氮化矽表面之二氧化矽剝落，再 將晶圓浸泡至熱磷酸內60分鐘，將晶圓上之氮化矽完全清除。最後送入高 溫常壓水平爐管以乾式氧化法成長犧牲氧化層(sacrificial oxide)300Å再立刻 浸泡氫氟酸300秒剝除，以去除白帶效應(white ribbon effect)，LOCOS製程 至此結束。
要進行表面非晶化的晶圓則使用中電流離子佈植機做能量10KeV劑量 5×1015 cm-2的F+離子或N2+離子佈植，金屬矽化製程的步驟與製作未圖案化 之蕭特基接面相同。最後在晶圓背面沉積TiN(100nm)/Al-Si-Cu(600nm)做為 試片的背電極。
LOCOS formation
N2+or F+, 10KeV, 5E15 cm-2
Metal stack dep.
Silicide formation
Backside contact SPM dip
TiN(100nm)/Al-Si-Cu(600nm)/sub.
HF dip + STD clean + HF dip
Metal deposition H2SO4dip
RTA 400~700℃, 30s.
Silicide formation With or w/o PAI
TiN/Ni/Yb/sub.
圖 3.2 圖案化之蕭特基接面製作流程。
圖 3.3 圖案化之蕭特基接面剖面圖。