硼扩散 硼扩散用于+多晶硅栅以抑制短沟道效应、降低阈值电压。 通常在多晶硅中注入BF,掺杂，注入剂量很大，通过在950 到1050摄氏度的温度下退火数秒。 硼原子很小，在如此高的温度下，硼在硅和二氧化硅中的 扩散系数很高。于是在高温退火的过程中，硼扩散进入甚 至穿透二氧化硅层。硼扩散进入氧化层后可引起平带电压 的变化，从而导致MOS结构的C-V特性或MOSFET的阈 值电压出现变化。硼扩散将使器件的阈值电压向正的方向 增大，使器件的跨导和亚阈斜率退化
• 硼扩散用于p+多晶硅栅以抑制短沟道效应、降低阈值电压。 • 通常在多晶硅中注入BF2掺杂，注入剂量很大，通过在950 到1050摄氏度的温度下退火数秒。 • 硼原子很小，在如此高的温度下，硼在硅和二氧化硅中的 扩散系数很高。于是在高温退火的过程中，硼扩散进入甚 至穿透二氧化硅层。硼扩散进入氧化层后可引起平带电压 的变化，从而导致MOS结构的C-V特性或MOSFET的阈 值电压出现变化。硼扩散将使器件的阈值电压向正的方向 增大，使器件的跨导和亚阈斜率退化
图4.5为具有P+多晶硅栅电极的MOS电容的C一V 特性曲线。 MOS电容的面积为6.25×104cm2,在n型硅上热 氧化生长了24埃的Si02,多晶硅栅电极厚1500埃 采用硼离子注人形成P+多晶硅，随后在1000度Ar 气氛退火，时间1、2、5和10秒 随着退火时间的增加，特性曲线向正方向移动， 相应地平带电压增加，表明阈值电压增加。 以I-V特性的变化作为失效器件的判据，即与退火 时间最短(1秒)的器件相比、电流增加两个数量级 以上的器件均视为失效
• 图4.5为具有P+多晶硅栅电极的MOS电容的C一V 特性曲线。 • MOS电容的面积为6.25 ×10 -4cm2，在n型硅上热 氧化生长了24 埃的SiO2，多晶硅栅电极厚1500埃， 采用硼离子注人形成P+多晶硅，随后在1000度Ar 气氛退火，时间1、2、5和10秒。 • 随着退火时间的增加，特性曲线向正方向移动， 相应地平带电压增加，表明阈值电压增加。 • 以I-V特性的变化作为失效器件的判据，即与退火 时间最短(1秒)的器件相比、电流增加两个数量级 以上的器件均视为失效
700 全部在1000℃Ar气筑中退火 600 fax(qm)-2.4nm 而积=6.25×10cm3 500 Is 10s 400 退火时间 a成品军 (s) (V) () 1 0.814 100 300 2 0.836 87.5 200 w.a 5 0.872 81.3 -.10 0.923 50.0 100 0 05· 0.0 0.51.0 1.5 2.0 2.5 GN 图4.5具有p'多晶硅栅电极的MOS电容的CV特性曲线
研究表明在SO2中引入氮N)八可以抑制硼的扩散。 图4-6示出了利用在N20气氛中氧化生长的SiO2作 为栅介质层制成的‘MOS电容样品的C-V特性曲 线。 除了栅介质层的差别外，其余的条件均与图4.5中 的相同。 由图可见，随着退火时间的增加.样品间C-V特性 曲线的正向移动减小，退火10秒和1秒的样品相比. 平带电压的移动约为30mV。 可知在二氧化硅中引人氮以后，硼扩散带来的影 响减小，硼的扩散得到抑制
• 研究表明.在SiO2中引入氮(N)\可以抑制硼的扩散。 图4-6示出了利用在N2O气氛中氧化生长的SiO2作 为栅介质层制成的‘MOS电容样品的C-V特性曲 线。 • 除了栅介质层的差别外，其余的条件均与图4.5中 的相同。 • 由图可见，随着退火时间的增加.样品间C-V特性 曲线的正向移动减小，退火10秒和1秒的样品相比. 平带电压的移动约为30mV。 • 可知在二氧化硅中引人氮以后，硼扩散带来的影 响减小，硼的扩散得到抑制
800 全部在1000℃Ar气氛中退火 1o(qm)小2.25nm 600 面积=6.25x10cm N,O气氛中生长的SiO, 退火时间 Is- 10s 400 (s) (V) 1 0.765' 2 0.768 5 0.780 200 10 0.795 0 2 名N 图4.6利用在N20气氛中氧化生长的SO2作为棚介质层 制成的MOS电容样品的C-V特性曲线