注氮硅的光学性质

用红外吸收光谱、拉曼光谱、反射光谱、椭偏光法等研究了注氮硅的光学性质.注入条件为(1×10~(14)-1×10~(17))N·cm~(-2),70keV.研究结果表明:氮的电激活率很低,这与氮-硅原子间的络合以及残留的注入损伤有关.当注氮剂量≥1×10~(16)N·cm~(-2)时,实验结果表明,形成了无定形 Si_3N_4或硅氮络合物颗粒团.与此相联系,氮经热处理后不易产生外扩散.800℃,1小时退火,损伤也不易消除.注氮剂量约为1×10~6 N·cm~(-12)时,注入层的损伤纵向分布具有如下特征:表面层有一层很薄的紊乱区,之后有一轻损伤区,最后为饱和损伤区.在饱和损伤区与衬底之间存在较陡的边界.     

BF_2~+注入硅分子效应的椭偏谱多层分析

把离子注入层设想成由50多层的微分薄层构成,用以研究BF_2~+的分子效应。我们在1.6—5.0eV光子能量范围内,测量了不同剂量也(3×10~(13)-5×10~(15)ion/cm~2),147keV BF_2~+分子离子77K注入硅以及相应的B~+、F~+注入硅样品的椭偏谱。由实验测得的离子注入样品的椭偏光谱、多层薄膜光学模型、有效介质近似理论(EMA)和计算软件,可分析离子注入硅的损伤分布、表面自然氧化物的非均匀性和界面组份。其分析结果与背散射沟道技术和透射电子显微镜的测定结果相一致。研究中发现,低温BF~2~+注入的损伤层和非晶层都首先在样品表面形成,与B~+、F~+注入损伤相比,BF_2~+注入存在显著的分子效应。     

低剂量离子注入掺杂分布的联机C-V测量

用一种联机计算机控制测量系统收集和分析了离子注入MOS结构的1MH_Z电容-电压(C-V)数据。这种分析算法考虑了耗尽区宽度小于两倍德拜长度时的多数载流子分布,因而它对于半导体中直到半导体-氧化层界面的注入杂质分布测量都是有效的。本文中给出了10~(11)—10~(22)厘米~(-2)范围低剂量注入情况下的C-V数据和注入离子的分布。这种测量技术能灵敏地指明低剂量注入杂质的分布情况,因而可用于MOS FET阈值电压调整注入中的工艺过程控制以及其它低剂量注入应用场合。     

B~+、P~+离子注入p-Si中产生的缺陷及其退火特性的DLTS研究

本文利用沟道背散射分析技术、剖面透射电子显微镜(XTEM)等对150keV As~+沿〈100〉沟道方向注入硅的基本特征和临界条件进行了分析测试.剂量达到1×10~(14)/cm~2时,浅注入区(0-0.2μm)晶格损伤严重,导致沟道注入效应基本消失.沟道深注入区(0.2-0.6μm)形成均匀的轻度损伤.常规退火后,沟道深注入区内的载流子浓度一般不超过2×10~(17)/cm~3,本文称之为沟道注入饱和浓度.还发现沟道注入造成的非晶层比相同剂量下随机注入造成的非晶层略厚一些.退火后残留的二次缺陷仍在原重损伤层与衬底之间的过渡区.     

采用P^＋共同注入改进SI—GaAs Si^＋注入层的电特性

在SI—GaAs Si~+注入层中共同注入P~+可以改进注入层的电特性。P~+的共同注入提高了注入层的激活率和平均霍耳迁移率。对于Si~+注入的剂量和能量分别为4×10~(12)cm~(-2)/30keV+5×10~(12)cm~(-2)/130keV的样品,得到了激活率为75～85％,平均霍耳迁移率为4600～4700cm~2/Vs的结果。另一方面,P~+注入改进了有源层与衬底的界面特性。肖特基势垒技术测量表明,P~+共同注入的样品表现出更好的迁移率分布。深能级瞬态谱(DLTS)测量表明,P~+共同注入降低了激活层中的深能级密度。     

硅中离子注入层光学常数的振荡分布

<正> 椭圆偏光法结合阳极氧化剥层技术,测量得到磷注入硅临界剂量附近样品表层的表观光学常数n|~=n-ik,出现一个振荡型的深度分布.在关于离子注入层无序分布的公认结论的基础上,建立了k(x),n(x)同无序度分布D(x)之间的经验关系式,从而从定量上解释了n|~(x)的振荡.     

硅中硼离子注入层的卤钨灯辐照快速退火研究

本文研究了SiO_2掩蔽膜硼离子注入硅的卤钨灯辐照快速退火,测量了注入层表面薄层电阻与退火温度及退火时间的关系,得到了最佳的退火条件。对于采用920(?)SiO_2膜,25keV、1×10~(15)cm~(-2)的~(11)B离子注入样品,经不同时间卤钨灯辐照退火后,测量了注入层的载流子浓度分布,并与950℃、30分钟常规炉退火作了比较。结果表明,卤钨灯辐照快速退火具有电激活率高、注入杂质再分布小以及快速、实用等优点。     

BF_2~+注入硅的特性与分析

用BF_2~+分子离子注入n型硅,由于B的有效注入能量减少,可以得到B的浅注入分布,B分布的沟道效应也明显降低。BF_2~+注入硅能形成非晶层,在低温(550℃)退火时,注入层以固相外延形式再结晶,B原子的激活率可高达85％。次级离子质谱(SIMS)测量表明,退火期间,F的迁移行为与注入靶温、注入剂量和退火温度有密切的关系。再结晶过程中F的外扩散以及残留缺陷对F的捕获,是引起F不规则迁移的主要原因。快速退火的应用,使B的再分布减少,注入损伤消除,同时可获得较低的方块电阻值。BF_2~+注入结合快速退火制作的P~+N二极管具有低的反向漏电流(～1fA/μm~2—10V)和较高的反向击穿电压。     

Si中注入Zn的辐射损伤

用高分辨的背散射-沟道效应测量了180及 350keV Zn注入 Si中的辐射损伤.注入剂量在1× 10~(15)-1× 10~(17)/cm~2范围内.实验表明,非晶层和单晶的界面深度 x_(A-C)随剂量(?)及注入能量E的增加而单调地增加.这些参数之间的变化关系符合直接碰撞导致非晶化模型,即每一个注入离子由于级联碰撞使表面局部的小区域非晶化.随着剂量的增加,这些非晶态的小区相互重叠而形成一无定形层.     

电子束掺杂磷

本文提出了一种新的半导体掺杂方法.将掺杂杂质涂敷在待掺杂的半导体表面,利用连续电子束辐照实现了掺杂.其结深可由电子束的参数调节加以控制. 对掺磷的电子束掺杂层进行测量分析,表明,N_P=3.5 × 10~(10)cm~(-3),层内N(x)的变化范围为 10~(12)-10~(20)cm~(-3),μ(x)为 57-130(cm~2/V·scc);低能电子衍射图案呈单晶衍射点和菊池线;沟道背散射测量电子束掺杂层损伤比离子注入的小得多.用这一掺杂法研制成功的平面二极管,性能良好.     

用光声谱法研究硅单晶中~(31)P~ 离子注入

本文报道用光声谱法在近红外波段研究硅单晶中~(31)P~ 离子注入效应,得到了注入剂量为10~(12)cm~(-2)-10~(15)cm~(-2)范围内的光声信号幅值随注入剂量变化的关系.对于先经退火后进行离子注入的样品,其剂量低到 5×10~(11)cm~(-2)的离子注入效应也能被检测到.在1×10~(12)-5 × 10~(13)cm~(-2)低剂量范围内,光声信号明显地随注入剂量而增加.因此,光声谱法是研究离子注入造成的晶格损伤的有效手段,有希望发展成为硅中离子注入剂量的无接触、快速、非破坏性的测量方法.     

磷（P31^＋）注入Si的快速退火电特性

本文报告了P_(31)~+离子注入Si中快速退火的电特性研究结果。采用高精度四探针测量了P_(31)~+注入层在不同注入剂量下,薄层电阻与退火温度和退火时间的关系。采用自动电化学测量仪PN-4200,测量了P_(31)~+离子注入Si中的载流子剖面分布。     

氧离子注入硅SOI结构的椭偏谱研究

本文利用椭偏光谱法测量了能量为200keV、剂量为2×10~(18)cm~(-2)的~(16)O~+注入Si以及退火样品.应用多层介质膜模型和有效介质近似,分析了这些样品的SIMOX结构的各层厚度以及各层中的主要组份.提出了从椭偏谱粗略估算表层Si及埋层SiO_2厚度的简单方法.研究结果表明,这种条件下的O~+注入Si可以形成SIMOX结构,经高温退火后,表层Si是较完整的单晶层,埋层SiO_2基本没有Si聚积物.椭偏谱的结果与背散射、扩展电阻测量和红外吸收光谱等结果作了比较.     

椭圆偏光法研究砷离子注入硅的损伤和退火

我们用椭圆偏光法研究了As~+注入Si的损伤和退火效应.逐层测定结果表明,对150keV、10~(16)/cm~2的As~+注入,已形成非晶质层,折射率沿深度的分布图呈近似平台式.退火实验结果表明,600-700℃间有转变点,在高于此点的温度下退火,辐射损伤得到很大消除,并且表明辐射损伤比杂质砷对硅拆射率的影响大得多.高温退火后,椭圆偏振光测量结果出现一些新现象.还与背散射测量及电学测量进行了对比.本工作表明,椭圆偏光法亦是测定和研究离子注入引起的损伤的有用工具.     

用光声谱法研究硅单晶中~(31)P~+离子注入

本文报道用光声谱法在近红外波段研究硅单晶中~(31)P~+离子注入效应,得到了注入剂量为10~(12)cm~(-2)-10~(15)cm~(-2)范围内的光声信号幅值随注入剂量变化的关系.对于先经退火后进行离子注入的样品,其剂量低到 5×10~(11)cm~(-2)的离子注入效应也能被检测到.在1×10~(12)-5 × 10~(13)cm~(-2)低剂量范围内,光声信号明显地随注入剂量而增加.因此,光声谱法是研究离子注入造成的晶格损伤的有效手段,有希望发展成为硅中离子注入剂量的无接触、快速、非破坏性的测量方法.     

N~+和N_2~+注入Si的力学和电学特性

本文用X射线衍射(XRD)的运动学理论和扩展电阻(SR)研究了N~+和N_2~+注入Si的力学和电学性质,给出了不同剂量的晶格应变随注入深度的分布以及在注入层中产生的点缺陷数量。用SR给出了不同剂量N~+和N_2~+注入Si的电阻率随深度的变化。二者比较,我们实验的各种剂量(1×10~(16)cm~(-2)除外)的电阻率大致相等,而产生的应变,后者是前者的1.3倍左右。     

BR2^＋注入硅分子效应的椭偏谱多层分析

把离子注入层设想成由50多层的微分薄层构成，用以研究BF2^ 的分子效应，我们在1．6－5．0eV光子能量范围内，测量了不同剂量（3×10^13-5×10^15ion/cm^2),147keV BF2^ 分子离子77K注入硅以及相应的B^ 、F^ 注入硅样品的椭偏谱。由实验则得的离子注入样品的椭偏光谱、多层薄膜光学模型、有效介质近似理论（EMA）和计算软件，可分析离子注入硅的损伤分布、表面自然氧化物的非均匀性和界面组份。其分析结果与背散射沟道技术和透射电子显微镜的测定结果相一致。研究中发现，低温BF2^ 注入的损伤层和非晶层都首先在样品表面形成，与B^ 、F^ 注入损伤相比，BF2^ 注入存在显的分子效应。     

基板表面锚泊对液晶全漏导模影响的理论研究

平行排列向列相液晶盒基板表面锚泊能可以影响液晶盒内液晶分子指向矢的分布,光学上将导致液晶导模结构的变化。为了研究基板表面锚泊对液晶全漏导模的影响,首先基于液晶弹性理论推导了液晶指向矢在外加电压下满足的平衡态方程,随后由差分迭代方法数值计算液晶指向矢。最后,基于液晶多层光学理论推导了液晶导波反射率和透射率公式,并通过数值计算得到了平行排列向列相液晶全漏波导反射率Rss随内角变化的理论曲线。计算结果表明,相对于强锚泊情形(1×10~(-3) J/m~2),不同锚泊能强度(5×10~(-5) J/m~2～1×10~(-3) J/m~2)下的理论曲线会发生左移现象,移动距离与锚泊能强度有关。由曲线移动的距离可以确定液晶盒基板表面锚泊能的强度。该研究为进一步利用光导波技术测量液晶盒基板表面锚泊能强度提供了理论依据。     

用于VLSI的注入氮化物特性

本文描述了在VLSI研制中通过氮注入形成氮化硅层。在形成各种氮化物层的过程中,注入分子氮能量范围为5到60keV,随后在1000℃的氮中退火。描述在炉中退火前后所形成的氮化物层特性,在不同的IR、SIMS和椭圆对称测量情况中找出局部氧化掩模的有效注入条件。相对于整个注入能量范围,注入氮的最初IR峰值为815cm~(-1)。对于退火后的高能量注入来说该位置会漂移到一个较高的波长数,低能量注入峰值接近于830cm~(-1),上述均与LPCVD为氧化物峰值相比而言。此研究结果认为,低能氧化物的化学成分几乎是可用定量计算的。退火过程中浓度分布向着表面漂移,并将增高峰值区氧的浓度。从氮化物分布剖面看最大值是在表面,而在<10keV时消失。在1000℃的蒸汽中生长5300(?)氧化层进行测试这些氮化物掩模特性。剂量为5×10~(16)N_2~+/cm~(-2)离子的氮化物在注入能量低于40keV会形成有效的氧化掩模。在此实验条件下,在10keV下所形成的氮化层可认为是一个有效的氧化掩模,足以适应选择性地腐蚀SiO_2,减小“鸟嘴”尺寸为常规LOCOS的四分之一。     

大剂量氧离子注入形成SOI结构的研究

本文利用背散射分析技术、扩展电阻测量、高能电子衍射及超高压透射电镜研究了注氧后埋SiO_2层的形成过程以及顶部剩余硅的退火行为,通过沟道背散射分析技术与霍尔测量,给出了在不同退火条件下顶部剩余硅的单晶结晶度及霍尔迁移率.结果表明:150keV下注入1.8×10~(13)O~+/cm~(?),经1250℃2h退火后,表面剩余单晶硅厚度约为1600-1900A,埋SiO_2层厚度为3000-3500A.同时,采用高温注入对于埋SiO_2层性能的改善以及顶部剩余硅的单晶恢复均是非常必要的.