低剂量SIMOX圆片研究

用二次离子质谱、剖面透射电镜、高分辨电镜以及化学增强腐蚀法表征了低剂量SIMOX圆片的结构特征．结果显示，选择恰当的剂量能量窗口，低剂量SIMOX圆片表层Si单晶质量好、线缺陷密度低埋层厚度均匀、埋层硅岛密度低且硅/二氧化硅界面陡峭．这些研究表明，低剂量SIMOX圆片制备是很有前途的SOI制备工艺．     

半导体材料

0205855低剂量 SIMOX 圆片线缺陷的针孔的研究[刊]/郑望//功能材料与器件学报.—2001.7(4).—431～433(C)用 Secco 法、Cu-plating 法分别表征了低剂量SIMOX 圆片顶层硅线缺陷、埋层的针孔密度。结果显示,低剂量 SIMOX 圆片的顶层硅缺陷密度低,但埋层质量稍差。通过注入工艺和退火过程的进一步优化,低剂量 SIMOX 将是一种有前途的 SOI 材料制备工艺。参7     

薄膜厚埋层SOI材料的新制备技术

在结合低剂量注氧隔离(SIMOX)技术和键合技术的基础上,研究了制备薄膜(薄顶层硅膜)厚埋层SOI材料的新技术--注氧键合技术.采用该新技术成功制备出薄膜厚埋层SOI材料,顶层硅厚度130nm,埋氧层厚度lμm,顶层硅厚度均匀性±2%.并分别采用原子力显微镜(AFM)和剖面透射电镜(XTEM)对其表面形貌和结构进行了表征.研究结果表明,SIMOX材料顶层硅通过键合技术转移后仍能够保持其厚度均匀性,且埋氧层和顶层硅之间具有原子级陡峭的分界面,因此注氧键合技术将会是一项有广阔应用前景的SOI制备技术.     

薄膜厚埋层SOI材料的新制备技术

在结合低剂量注氧隔离(SIMOX)技术和键合技术的基础上,研究了制备薄膜(薄顶层硅膜)厚埋层SOI材料的新技术--注氧键合技术.采用该新技术成功制备出薄膜厚埋层SOI材料,顶层硅厚度130nm,埋氧层厚度lμm,顶层硅厚度均匀性±2%.并分别采用原子力显微镜(AFM)和剖面透射电镜(XTEM)对其表面形貌和结构进行了表征.研究结果表明,SIMOX材料顶层硅通过键合技术转移后仍能够保持其厚度均匀性,且埋氧层和顶层硅之间具有原子级陡峭的分界面,因此注氧键合技术将会是一项有广阔应用前景的SOI制备技术.     

SOI材料微结构的TEM分析

SOI晶圆材料正在成为制备IC芯片的主要原材料.SOI材料的质量很大程度上取决于顶层硅及埋层的结构.利用TEM,系统地研究了3种实验条件下的SOI材料的微结构,对其顶层硅及埋层的厚度、厚度的均匀性进行了定量分析,对高剂量SIMOX样品中存在的硅岛密度进行了估算,并对顶层硅中的结构缺陷进行了观察分析.     

SIMOX薄膜材料的红外光谱特性和薄膜厚度的非破坏性测量方法

报道了 SOI材料薄膜厚度的非破坏性快速测量方法 ,详细地研究了 SIMOX材料的红外吸收光谱特性 ,求出了特征峰对应的吸收系数 .提出利用红外吸收光谱测量 SIMOX绝缘埋层厚度的非破坏性方法 ,并根据离子注入原理计算出表面硅层的厚度 .SIMOX薄膜的表层硅和绝缘埋层的厚度是 SOI电路设计时最重要的两个参数 ,提供的非破坏性测量方法 ,测量误差小于5% .在 SIMOX材料开发利用、批量生产中 ,用此方法可及时方便地检测 SIMOX薄膜的表层硅和绝缘埋层的厚度 ,随时调整注入能量和剂量     

应用于深亚微米DSOI器件的埋氧层的制备

利用低剂量、低能量的SIMOX(separation by implanted oxygen)图形化技术实现了深亚微米间隔埋氧层的制备.在二氧化硅掩膜尺寸为172nm的情况下,可以得到间隔为180nm的埋氧层.通过TEM(transmission electron microscope)观察发现埋层形貌完整、界面陡峭、无硅岛及其他缺陷.该结果为DSOI(dain/source on insulator)器件向更小尺寸发展奠定了工艺基础.     

SIMOX薄膜材料的红外光谱特性和薄膜厚度的非破坏性测量方法

报道了SOI材料薄膜厚度的非破坏性快速测量方法,详细地研究了SIMOx材料的红外吸收光谱特性,求出了特征峰对应的吸收系数.提出利用红外吸收光谱测量SIMOX绝缘埋层厚度的非破坏性方法,并根据离子注入原理计算出表面硅层的厚度.SIMOX薄膜的表层硅和绝缘埋层的厚度是SOI电路设计时最重要的两个参数,提供的非破坏性测量方法,测量误差小于5％.在SIMOX材料开发利用、批量生产中,用此方法可及时方便地检测SIMOX薄膜的表层硅和绝缘埋层的厚度,随时调整注入能量和剂量.     

应用于深亚微米DSOI器件的埋氧层的制备

利用低剂量、低能量的SIMOX（separation by implanted oxygen）图形化技术实现了深亚微米间隔埋氧层的制备．在二氧化硅掩膜尺寸为172nm的情况下，可以得到间隔为180nm的埋氧层．通过TEM（transmission electron microscope）观察发现埋层形貌完整、界面陡峭、无硅岛及其他缺陷．该结果为DSOI（dain/source on insulator）器件向更小尺寸发展奠定了工艺基础．     

Si离子注入对SIMOX SOI材料抗总剂量辐照性能的影响

为了提高SIMOX SOI材料抗总剂量辐照的能力,采用硅注入绝缘埋层后退火得到改性的SIMOX SOI材料.辐照前后,用pseudo-MOSFET方法测试样品的ID-VG特性曲线.结果表明,合适的硅离子注入工艺能有效提高材料抗总剂量辐照的能力.     

为SIMOX SOI结构的硅膜和二氧化硅埋层厚度模型

本文提出了一个为SIMOX SOI结构的硅膜和二氧化硅埋层厚度解析模型,适用于0.7—2.0 ×10~(18)cm~(-2)剂量范围和50—300keV能量范围,模型与实验测量在大剂量和低能量情况下仍附合较好。本模型对SIMOX工艺优化设计和发展VLSI TCAD具有参考价值,同时给出了在常规氧注入能量(如150keV)下用增大剂量方法制备TF SOI结构的理论依据。     

注氮剂量对SOI材料埋氧中电荷密度的影响

为对SIMOX SOI材料进行抗总剂量辐照加固,可向材料的埋氧（BOX）层中注入一定剂量的氮元素。但是,研究发现,注氮埋层中的初始电荷密度皆为正值且密度较高,而且随着注氮剂量的增加而上升。注氮埋层中较高的正电荷密度可归因于氮在退火过程中在Si-BOX界面的积累。另外,与注氮埋层不同的是,注氟的埋层却显示出具有负的电荷密度。为得到埋层的电荷密度,测试用样品制成金属-埋氧-半导体(MBS)电容结构,用于进行高频C-V测量分析。     

Si离子注入对SIMOX SOI材料抗总剂量辐照性能的影响

为了提高SIMOX SOI材料抗总剂量辐照的能力,采用硅注入绝缘埋层后退火得到改性的SIMOX SOI材料．辐照前后,用pseudo-MOSFET方法测试样品的ID-VG特性曲线．结果表明,合适的硅离子注入工艺能有效提高材料抗总剂量辐照的能力．     

SIMOX上外延层的TEM研究

氧注入隔离(SIMOX:Separation by IMplanted OXygen)是绝缘层上形成单晶硅(SOI:Silicon onInsulator)结构的最有前途的技术。制备工艺简单,可获得绝缘层上高质量的单晶硅膜。由于SIMOX衬底与体材料硅相比有许多潜在的优点,如有较高的开关速度、较强的抗辐照能力和避免闭锁效应等,正受到人们越来越多的关注。SIMOX衬底上分子束外延生长GaAs或Si/Ge_(0.5)Si_(0.5)应变层超晶格薄膜,具有异质外延材料和SIMOX的全部优点。可把GaAs光电器件和硅集成电路集成在一块芯片上。SIMOX中氧化物埋层由氧离子注入单晶硅形成,注入能量为200kev,剂量为1.8×10~_(18)/cm~2。注入后试样在1300C干氮气氛中退火6小时,然后在SIMOX     

背面多孔硅对SIMOX中铜杂质的吸除作用

在SIMOX材料的背面成功地制备了多孔硅层,再在正面故意注入1×1015cm-2剂量的铜杂质。经900℃退火,二次离子质谱（SIMS）测试表明钢杂质能穿过理层SiO2并在背面多孔硅处富集。用剖面投射电子显微镜（XTEM）分析了埋层SiO2和背面多孔硅层的微观结构,背面多孔硅层及其多孔硅层同硅衬底之间“树技状”的过渡区被认为是铜杂质有效的吸除中心。     

部分耗尽型注氟SIMOX器件的电离辐射效应

采用在SIMOX圆片埋氧层中注入氟(F)离子的方法改善SIMOX的抗总剂量辐射能力,通过比较未注F样品和注F样品辐照前后SIMOX器件Ids-Vgs特性和阈值电压,发现F具有抑制辐射感生pMOSFET和nMOSFET阈值电压漂移的能力,并且可以减小nMOSFET中由辐照所产生的漏电流.说明在SOI材料中前后Si/SiO2界面处的F可以减少空穴陷阱密度,有助于提高SIMOX的抗总剂量辐射能力.     

SIMOX技术及CMOS／SIMOX器件的研究与发展

SIMOX技术是最具有发展前途的SOI技术之一。在发展薄硅层、深亚微米OMOS/SOI集成电路中,SIMOX技术占有极其重要的地位。本文综述了SIMOX基片的形成、高质量SIMOX基片的制备方法。阐述了薄硅层OMOS/SIMOX器件的工艺特点以及器件的性能特点。本文也就SIMOX技术及GMOS/SIMOX器件的研究现状及发展趋势进行了讨论。     

重金属杂质对SIMOX片的沾污研究

对国内外几种SIMOX硅薄样品进行位错密度测量,再用紫外光致荧光法（UVF）对其在集成电路工艺流片前后的Fe,Cu,Ni,Mo等重离子沾污作对比测定,结合SIMOX／MOS管的漏电行性,作为简要的机理分析,结果表明,重离子沾污不但在形成SIMOX结构时产生,在集成电路工艺流片过程中也会发生,并明显影响MOSFET的性能,重金属杂质的沾污程序与SIMOX材料的位错密度密切相关,位错密度可能是沾污重金属原子的吸收中心。要降低重金属杂质的沾污首先必须降低SIMOX材料的位错密度。     

SIMOX结构的低温（550℃）退火形成

本文研究了低温(550℃)退火对于SIMOX结构形成的影响。实验中发现:低温退火制备的SIMOX结构与高温(1100℃)退火制备的有明显不同。通过低温退火,可以获得质量优于高温退火的顶部硅层。低温退火可以避免在顶部硅层中氧沉淀及延伸位错等缺陷的形成。本文还讨论了退火期间SIMOX结构的形成过程。     

短沟道薄硅膜CMOS/SIMOX电路的研究

通过大剂量氧离子注入(150key,2×10~(18)O~+/cm~2)及高温退火(1100℃,8h)便可形成质量较好的SIMOX结构。本文报道了制备在硅膜厚度为160nm的SIMOX结构上的短沟道CMOS/SIMOX电路特性。实验结果表明:薄硅膜器件有抑制短沟道效应(如阈值电压下降)、改善电路的速度性能等优点,因而薄硅膜SIMOX技术更适合亚微米CMOS IC的发展。