用真空紫外辐照研究Si-SiO_2界面的氧化层陷阱和界面态

以氦灯真空紫外光源研究了辐照下 n(100)硅衬底MOS样品的氧化层陷阱和Si-SiO_2界面态.发现在湿氧和干氧氧化层中都存在密度为10~(12)/cm~2数量级的空穴陷阱,部分氧化层中有密度为10~(11)/cm~2的受主型电子陷阱.湿氧样品在正偏置和零偏置辐照后出现具有确定能级(E_c-E_s(?)0.40eV)的界面态密度宽峰.辐照引进的界面态和空穴被陷阱俘获有关,在1×10~(10)～5 × 10~(11)cm~(-2)·eV~(-1)范围,禁带中央界面态密度正比于被俘获空穴的密度.辐照产生的界面态不能由电子注入加以消除.本文由空穴俘获-弱键破裂模型讨论了实验结果.     

锗离子注入硅单晶的非晶化及二次缺陷的研究

本文用卢瑟福背散射(RBS),横断面透射电子显微镜(XTEM)及微区电子衍射技术研究了锗离子注入硅单晶中的非晶化及二次缺陷的特性。离子注入能量为400keV,剂量范围为1×100~(13)至1×10~(15)/cm~2,离子束流强度为0.046μA/cm~2,注入温度为室温。实验发现,在本工作的离子注入条件下,入射锗离子使硅单晶表面注入层开始非晶化的起始剂量大于0.6×10~(14)/cm~2。形成一个完整匀质表面非晶层所需的临界剂量为1×10~(15)/cm~2。热退火后产生的二次缺陷特性极大地受到退火前样品注入层非晶化程度的影响。     

硅中离子注入层的红外瞬态退火及其浅结的制备

本文研究了硅中离子注入层的红外瞬态退火.对于注As~+和注B~+样品的测试表明,红外瞬态退火具有电激活率高、缺陷消除彻底和注入杂质再分布小等优点.对于注入剂量为1×10~(15)As~+cm~(-2)的样品和3.6×10~(14)B~+cm~(-2)的样品,经红外瞬态退火后电激活率分别达到了90%和95%.用红外瞬态退火样品制作的台面管的反向漏电流,在相同的测试条件下,只是常规热退火样品的一半左右.对于通过650(?)SiO_2膜,25keV、5×10~(14)cm~(-2)剂量的硼离子注入样品,经红外瞬态退火后得到了结深分0.20μm的浅结.     

n-Si低剂量B~+、P~+离子注入产生的缺陷及其退火特性

对n-Si低剂量(10~(11)cm~(-2))B~+和P~+离子注入产生的电子和空穴陷阱及其热退火行为.用DLTS方法作了迄今最完整的研究.首次报道了空穴陷阱.注B~+引入五种空穴陷阱:高浓度的H_2(0.62)和H_3(0.43)两种可能与B有关的受主陷阱,还有H_4(0.37),H_1(0.63)和H_5(0.15),H_4可能是与C有关的受主缺陷,注 P~+引入四种空穴陷阱:高浓度的H_2~″(0.51),也引入H_4(0.37),H_2(0.63)和类似H_5的H_3~″.同时报道了注B~+引入七种和注P~+引入三种电子陷阱.注B~+引入可能与B有关的受主E_3(0.35),在280℃退火时有高浓度,在320℃退火后激烈退化.另外三种E_2(0.41),E_4(0.25),E_5(0.15)在注B~+和注P~+情况都测到,并基本符合过去离子、中子或电子辐照普遍报道的缺陷能级.研究了上述所有缺陷的退火行为,在800℃退火后,所有缺陷都退至 10~(12)cm~(-3)平均浓度以下.     

中子辐照p型硅中的空穴陷阱和与氢有关的深能级中心

在5 × 10~(13)中子 cm~2辐照掺硼的p型氢气氛与氩气氛区熔硅以及p型直拉硅中,用结谱法观测到 12个空穴陷阱.其中H_6(0.12 eV)和 H_7(0.23 eV)为两个与氢有关的缺陷,它们可能是[H-V_4]复合物.在区熔硅中未观测到K中心,而出现两个于190℃退火消失的缺陷H_1(0.20 eV)和H_3(0.27 eV),它们可能分别相应于平面四空位(V_4)和硅自间隙(I_2).以前不同作者测得V_2~+的激活能差别甚大可能是由于H_1的影响.     

Si,As双注入GaAs的RTA研究

本文研究了Si注入GaAs的快速退火(RTA)特性。得出930—950℃退火5s为最佳退火条件。测量结果表明,当注入剂量大于10~(13)cm~(-2)时,电子浓度呈饱和现象。为提高电子浓度本文提出Si,As双注入GaAs的方法,研究了(60—80)keV,(5—10)×10~(14)Si/cm~2+(150—180)keV,(5—30)×10~(14)As/cm~2注入并经RTA后的电特性。结果表明,双注入后样品中电子浓度有明显提高,对80keV,10~(15)Si/cm~2+150keV,3×10~(15)As/cm~2来说,电子浓度大于10~(19)cm~(-3)。TEM观察表明,双注入样品的剩余缺陷密度大大低于单注入的情况。本文并对双注入补偿机理进行了讨论。     

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。     

B~+和P~+离子注入在n-Si中产生缺陷能级的进一步研究

用快速的电流DLTS和最低温度达10K的低温样品架对过去报道过的n型Si中B~+,200keV,2.5 × 10~(11)cm~(-2)和P~+,240keV,4.4 × 10~(11)cm~(-2)离子注入产生的新能级重新作了测量.在注B~+样品中,发现三个新的电子陷阱E_6(0.16),E_7(0.15),E_8(0.08),其中E_7具有很大的浓度.在注P~+样品中,发现二个新的电子陷阱,其中E_7与注硼样品属于同一种中心,因此可能与硼无关.另一个E_3＂(0.09).     

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.     

半绝缘InP注硅的无包封退火

掺Fe半绝缘 InP材料室温下注入Si~+,在 650℃无包封退火15 min,辐射损伤已可消除;但是Si的充分电激活则需要较高的退火温度.无包封下即使在 750℃退火 30 min,样品表面貌相也未被破坏.用能量E=150keV注入Si~+、剂量φ为1× 10~(13)、5 × 10~(13)和1×10~(14)cm~(-2)的样品.在750℃无包封退火15min,最高载流子浓度n_s分别是8×10~(13)、3.9×10~(13)和 6.3 ×10~(13)cm~(-2),其中φ为 1×10~(13)cm~(-2)的样品,霍耳迁移率μ_n为 2100 cm~2/V·scc.     

红外辐照退火硼离子注入硅的后热处理特性研究

本文研究了硼离子注入硅经红外辐照退火后的热处理特性.实验发现,对于20keV,3.5×10~(14)cm~(-2)~(11)B离子注入硅样品,经10秒到几十秒红外辐照后再进行不同温度的后热处理,表面薄层电阻随退火温度呈规律性变化,在1050℃附近达到最小值,此时杂质的电激活率大于100%.     

As~+沟道注入硅(100)的损伤、二次缺陷及载流子分布特征

用电容及电流DLTS方法测量了B~+、P~+离子注入掺硼p-Si中引进的空穴缺陷能级及其退火行为.在两种离子注入样品中都测到的空穴陷阱有七个,除了常见的辐照缺陷V.O.C受主H_4(0.35)、V.O.B复合团H_5(0.29)及V_2~+双空位单受主H_(72)(0.21)外,还测到其它四个能级H_0(0.56)、H_3(0.47)、H_6(0.25)、H_(73)(0.15).此外,在注B~+样品中还测到H_1(0.57)、H_2(0.53),在注P~+样品中有三个能级H_2~＇(0.61)H_(71)~＇(0.20)、H_8~＇(0.11),其中H_8~＇浓度很小.在600℃退火后,缺陷浓度均在10~(13)cm-~(-3)以下或者完全消失.与已有的工作比较,本文所测得的各种缺陷有较高的退火温度.     

有关红外器件设计、研究、分析、工艺的论文文摘

离子注入结锑化铟探测器研究航空航天部○一四中心吴名权本文首先叙述了制备锑化铟注入结时,对注入元素、注入剂量、能量的一些考虑。对于1×10~(15)浓度的n型衬底、注入Mg~+,能量为150keV,剂量为5×10~(13)/cm~2、实测结果为0.58μm。这与计算结果相吻合。     

硅中离子注入层的红外瞬态退火及退火后残留深能级缺陷的DLTS研究

本文研究了硅中离子注入层的红外瞬态退火,证实了它与常规热退火具有相同的再结晶机理——固相外延再结晶过程.对于注As~+和注B~+样品的测试表明,红外瞬态退火具有电激活率高、缺陷消除彻底和注入杂质再分布小等优点.为了研究退火后残留深能级缺陷的电特性,对于离子注入MOS结构进行了DLTS测试.对于通过920A SiO_2膜,注入剂量为 1×10~(12)cm~(-2)B~+、能量为60 keV的样品,经常规热退火和红外瞬态退火后分别测到了深能级 E_T-E_v=0.24±0.02eV和E_r-E_v=0.29±0.02eV;并对引入这些深能级的缺陷进行了讨论.     

HCl氧化物MOS结构质子辐照诱导的界面陷阱效应

用微分电容法研究质子辐照HCl氧化物铝栅MOS结构诱导的界面陷阱,栅氧化层在1 160℃很干燥的、含0～10％HCl的气氛中热生长而成,质子辐照能量为120～300keV,注入总剂量范围为8×10~(13)～1×10~(16)p/cm~2。结果表明,辐照诱导的界面陷阱能级密度随质子能量、剂量增加而增加。然而,氧化层中掺入6％HCl时,辐照诱导的界面陷阱明显减少。这样,已能有效地改变MOS器件的抗辐照性能。实验结果可用H~+二级过程解释。     

硅中注铅的连续CO_2激光退火行为

在(111)Si中以 350 keV,1×10~(15)和 5×10~(15)/cm~2注入Pb并进行连续 CO_2激光退火.用背散射RBS和透射电子显微镜TEM研究退火前后的杂质分布和辐射损伤.实验表明,上述退火处理能消除以剂量1×10~(15)/cm~2注入形成的损伤,而当剂量为5×10~(15)/cm~2时,在超过溶解度的高杂质浓度区,外延生长受到阻挡.再生长终止以后,表面形成多晶结构,杂质沿晶粒边界向外扩散.     

光吸收测定Hg_0.8Cd_0.2Te材料的空穴浓度

采用离子注入法做光伏器件,需要空穴浓度在2～6×10~(16)cm~(-3)甚至更低的P型Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te材料,所以要求准确测定弱P型材料的空穴浓度。由于Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te中电子的迁移率比空穴的迁移率高得多,对空穴浓度低于4×10_(16)cm~(-3)的样品,温度接近77K时出现明显的混合导电,给空穴浓度的确定带来了困难。近年来对Hg_(0.8)Cd_(0.2)Tb吸收边以下的     

离子注入SOI材料的红外吸收谱分析

用傅里叶红外吸收谱对不同热处理条件下的SOI样品进行了系统的分析,结果表明:对于190keV,1.8×10~(18)/cm~2N~+注入的样品,在低于1100℃的温度下退火可保持氮化硅埋层的无定形态,而～1200℃热退火则导致氮化硅埋层的结晶成核现象。对于200keV,1.8×10~(18)/cm~2O~+注入的样品,氧化硅埋层的形成是连续渐变的,注入的氧化硅埋层向常规的热氧化非晶态SiO_2转变的激活能为0.13eV。     

GaAs中Si~+注入的X射线双晶衍射研究

本文用X射线双晶衍射术,结合摇摆曲线的计算机模拟和电学测量,研究了 180keV Si+注入GaAs(100)样品及其退火过程中的结构变化.结果表明,注入态时Si原子基本上处在基体中的间隙位上,使点阵产生膨胀,在退火过程中逐渐进入替代位,但这一替代过程进行得并不彻底.当剂量高于 1×10~(13)cm~(-2)时,注入态就显著地产生了间隙Si原子进入替代位的过程.当剂量达到 1×10~(15)cm~(-2)时,经 800℃ 0.5 小时的炉退火仍然不能消除离子注入所引起的损伤和应变,大量Si原子留在间隙位上,使激活率难以提高.分析表明,空位和应力在Si原子从间隙位到替代位的过程中起了很大的作用,是GaAs中Si离子注入产生饱和现象的.主要原因.     

软X射线辐照引入于SiO_2中的中性陷阱

本文用雪崩热电子注入技术与MOS C-V技术,研究了软X射线辐照引入于SiO_2中的中性陷阱的性质.给出陷阱俘获截面σ为10~(-15)～10~(-16)cm~2,有效陷阱密度为10~(11)～10~(12)cm~(-2).发现陷阱密度随辐照时间的增加而升高,但很快趋于饱和;陷阱密度并随辐照强度的提高而增大.文中研究了室温及77°K下中性陷阱的俘获特性以及陷阱的解陷作用.还给出了陷阱的退火实验结果.