SIMOX材料制备中注入剂量优化研究

本文采用ＳＩＭＳ、ＴＥＭ、ＲＢ等测试手段，分析了注入剂量改变对ＳＩＭＯＸ（ＳｅｐａｒａｔｉｏｎｂｙＩＭｐｌａｎｔｅｄＯＸｙｇｅｎ）材料顶层硅和埋氧化层微结构的影响，研究结果表明，注入剂量低至０．６ｘ１０１８Ｏ＋／ｃｍ２时，经过１３００℃，６小时的高温退火过程，能形成界面清晰的三层结构，得到高结晶度的表面硅层，埋氧化层中存在尺寸较大的硅岛；标准注入剂量（１．８ｘ１０１８Ｏ＋／ｃｍ２）形成的ＳＩＭＯＸ材料表层硅出现明显的缺陷，分析结果表明，注入过程中表面存在的缺陷经高温退火后仍有部分残留，成为最终材料表面缺陷的原因之一；形成低表面缺陷和高绝缘性能埋氧化层的优化注入剂量在注入能形成连续氧化物的临界注入剂量左右。     

SOI／SIMOX材料导电类型反型的研究

采用大剂量氧离子注入（１７０ｋｅＶ，１．８×１０１８＋／ｃｍ２）ｐ型单晶硅，高温退火（１３００℃，６ｈ）后形成ＳＯＩ－ＳＩＭＯＸ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ－ＳｅｐａｒａｔｉｏｎｂｙＩｍｐｌａｎｔａｔｌｏｎｏｆＯｘｙｇｅｎ）样品。俄歇电子能谱仪和扩展电阻仪测试表明，该样品表层硅膜的导电类型由ｐ型反型为ｎ型。ＳＩＭＯＸ样品的反型是硅中的氧施主所致，由近自由电子的类氦模型计算，ＳＩＭＯＸ样品中氧施主的电离能为０．１５ｅＶ，与早期文献报导的实验值一致。     

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ＳＩＭＯＸＳＯＩ结构的硅膜和二氧化硅埋层厚度解析模型，适用于０．７—２．０×１０１８ｃｍ－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ＶＬＳＩＴＣＡＤ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ＴＦＳＯＩ结构的理论依据．     

SIMOX材料注F+后的SIMS分析

实验中采用三种剂量注入ＳＩＭＯＸ材料中,注入剂量分别为５×１０＾１２Ｆ＾＋／ｃｍ＊＾２,５×１０＾１３Ｆ＾＋／ｃｍ＾２,１×１０＾５Ｆ＾＋／ｃｍ＾２,用ＳＩＭＳ技术了Ｆ在材料中的浓度分析,结果表明,随着注Ｆ＾＋能量和剂量的改变,Ｆ＾＋在材料中的深度分布也相应改变。     

注氮硅中光致发光现象及其机制的研究

通过能量为１００ｋｅＶ，剂量为１×１０１８ｃｍ－２的Ｎ＋注入到硅基体中，经１０００～１２００℃之间快速退火后，形成了含氧的硅与氮化硅镶嵌结构的薄膜层．在室温下观测到主要来自于４５ｎｍ表面层的能量分别为：３．３ｅＶ、３．０ｅＶ、２．８ｅＶ和２．２ｅＶ的光致发光．通过ＸＰＳ、ＡＥＳ的分析，确认了由于氧的插入，样品中Ｎ－Ｓｉ－Ｏ缺陷，Ｓｉ／ＳｉＯ２界面发光中心，分别是引起３．０ｅＶ和２．２ｅＶ的光致发光的主要原因．     

高场应力下FLOTOXMOS管的性能退化研究

利用氧化层动态电流弛豫谱分析方法,测试分析了在周期性电场应力下ＦＬＯＴＯＸＭＯＳ管隧道氧化层中陷阱电荷的特性,为研究陷阱电荷对ＦＬＯＴＯＸ ＥＥＰＲＯＭ 阈值电压的影响提供了实验依据。在＋ １１ Ｖ、－ １１ Ｖ 周期性老化电压下所产生的氧化层陷阱电荷饱和密度分别为－ １．８×１０１１ ｃｍ － ２和－ １．４×１０１１ ｃｍ － ２,平均俘获截面分别为５．８×１０－ ２０ ｃｍ ２ 和７．２×１０－ ２０ ｃｍ ２,有效电荷中心距分别为３．８ ｎｍ 和４．３ ｎｍ ,界面陷阱电荷饱和密度分别为６．５４×１０９ ｃｍ － ２ｅＶ－ １和－ ３．８×１０９ ｃｍ － ２ｅＶ－ １,平均俘获截面分别为１．１２×１０－ １９ ｃｍ ２ 和４．９×１０－ １９ ｃｍ ２。     

两步快退火改善InP（Fe）中MeV硅注入层的品质

２ＭｅＶ、（１～２）×１０１４ｃｍ－２硅离子注入ＳＩ－ＩｎＰ（Ｆｅ）造成负的（－３．４×１０－４～－２．９×１０－４）晶格应变，光快速退火的激活能为０．２６ｅＶ。８８０℃／１０ｓ退火可得到１００％的施主激活。间断两步退火（３７５℃／３０ｓ＋８８０℃／１０ｓ）使注入层单晶恢复完全，较大程度（２０％～３５％）地改善了载流子的迁移率。四能量叠加注入已能在０．５～３．０μｍ的深度区域形成满足某些器件要求的低电阻（７．５Ω）高浓度［（２～３）×１０１８ｃｍ－３］的ｎ型导电层。     

BESOI薄膜的缺陷分析和应力研究

用机械减薄和氧化剥层法获得表层硅厚度约０．４μｍ的ＢＥＳＯＩ薄膜。对这种薄膜用Ｓｅｃｃｏ腐蚀液腐蚀并分析了缺陷种类，计量了缺陷密度。用波长为０．５１４５μｍ的激光Ｒａｍａｎ谱测量了ＢＥＳＯＩ薄膜和界面附近的应力密度。结果表明，该薄膜的主要缺陷为氧化层错，密度约１．８×１０３／ｃｍ２，总的缺陷密度为２．６×１０３／ｃｍ２，张应力密度δ≤５×１０３Ｎ／ｃｍ２。     

大剂量氧注入硅中的再分布理论及其快速计算

在大剂量氧注入硅形成ＳＩＭＯＸ（ＳｅｐａｒａｔｉｏｎｂｙＩＭｐｌａｎｔｅｄＯＸｙｇｅｎ）的物理过程分析基础上，根据单原子衬底注入过程中溅射产额与核阻止本领的本质联系，首次得到Ｏ＋对硅表面溅射产额与注入能量的简洁关系式，同时提出埋ＳｉＯ２中的氧将主要向上界面扩散，排除了以前的作者在研究ＳＩＭＯＸ材料各层厚度时采用拟合参数引起的计算不确定性．在考虑了主要的大剂量注入效应，如体积膨胀、表面溅射、氧在ＳｉＯ２内的快速扩散等，得到氧在硅中的深度分布，经过超高温退火，认为氧硅发生完全的化学分凝，据此设计出快速计算大剂     

SOI／SDB COMS环形振荡器的研究

本文主要研究了硅片直接键合技术制备ＳＯＩ材料，并在此材料上采用全离子注入硅栅工艺制造了１μｍ沟道ＣＭＯＳ环形振荡器。由于ＳＯＩ。ＳＤＢ中的硅膜保持着本体硅的性质，故所得陪管的特性比较好，（迁移率：ＮＭＯＳ为６８０ｃｍ２／Ｖ·ｓ，ＰＭＯＳ为３７０ｃｍ２／Ｖ·ｓ，跨导：ＮＭＯＳ为３８ｍＳ，ＰＭＯＳ为２５ｍＳ）。但发现ＭＯＳ管具有“Ｋｉｎｋ”效应，随着硅膜厚度的减小，“Ｋｉｎｋ”效应有所抑制。实验所得ＣＭＯＳ１９级环形振荡器的单级延时为０．７９ｎｓ，由此可见，ＳＯＩ／ＳＤＢ材料在ＶＬＳＩ中将有很大的发展前景     

硅膜厚度和背栅对SIMOX／SOI薄膜全耗尽MOSFET特性影响的研究

本文报道了薄膜ＳＩＭＯＸ／ＳＯＩ材料上全耗尽ＭＯＳＦＥＴ的制备情况，并对不同硅膜厚度和不同背面栅压下的器件特性进行了分析和比较．实验结果表明，全耗尽器件完全消除了＂Ｋｉｎｋ＂效应，低场电子迁移率典型值为６２０ｃｍ２／Ｖ·ｓ，空穴迁移率为２１０ｃｍ２／Ｖ·ｓ，泄漏电流低于１０－１２Ａ；随着硅膜厚度的减簿，器件的驱动电流明显增加，亚阈值特性得到改善；全耗尽器件正、背栅之间有强烈的耦合作用，背表面状况可以对器件特性产生明显影响．该工作为以后薄膜全耗尽ＳＩＭＯＸ／ＳＯＩ电路的研制与分析奠定了基础．     

Fe~＋和H~＋注入引起的Si／SiO_2界面重构现象

针对Ｓｉ－ＳｉＯ２过渡区对于离子注入较为敏感的特点，用１．２ＭｅＶ，剂量１×１０１０ｃｍ－２的Ｆｅ＋和Ｈ＋先后注入ＳｉＯ２－Ｓｉ样品，并用ＸＰＳ技术重点分析了Ｓｉ－ＳｉＯ２界面附近硅的化学结构、组分的变化。结果表明，在界面附近，除了Ｓｉ４＋，Ｓｉ０价态，还存在明显的Ｓｉ２＋价态。这和注入Ｈ＋产生的高温退火以及Ｓｉ—Ｓｉ键或Ｓｉ—Ｈ键的形成有关。     

全耗尽CMOS／SIMOX器件研制

在表层硅厚度为１８０ｕｍ的ＳＩＭＯＸ材料上，用局部增强氧化隔离等工艺研制了沟道长度为２．５μｍ的全耗尽ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ器件。该工艺对边缘漏电的抑制及全耗尽结构对背沟漏电的抑制降低了器件的整体漏电水平，使ＰＭＣＯＳ和ＮＭＯＳ的漏电分别达到３．Ｏ×１０－１１Ａ／μｍ和２．２×１０－１０Ａ／μｍ。５Ｖ时，例相器的平均延迟时间达６ｎｓ。     

离子注入形成SIMOX与SIMNI结构的计算机模拟

本文报告了硅中注入大剂量Ｏ＋或Ｎ＋离子形成ＳＩＭＯＸ或ＳＩＭＮＩ的计算机模拟结果，分析了ＳＩＭＯＸ与ＳＩＭＮＩ形成的不同机制，在注氧形成ＳＩＭＯＸ结构的计算机模拟程序的基础上发展了注氮形成ＳＩＭＮＩ结构的动态模拟程序．实验与模拟结果符合很好，验证了现有的理论模型和程序所作的假设．多次注入与退火会减小ＳＩＭＯＸ上层硅厚度，而增大ＳＩＭＮＩ的上层硅厚度．低能注入可以获得良好的ＳＯＩ材料，而且可以降低注入剂量     

注氟SIMOX隐埋SiO_2的辐照感生电荷分布特性

对常规工艺制备的ＳＩＭＯＸ（ＳｅｐａｒａｔｉｏｎｂｙＩＭｐｌａｎｔａｔｉｏｎｏｆＯＸｙｇｅｎ）材料，注入不同剂量的Ｆ＋并退火，其电容经（６０）Ｃｏγ射线电离辐照后平带电压漂移较小，通过同理论值相比较，说明Ｆ＋的注入减少了ＳＩＭＯＸ隐埋ＳｉＯ２层（ＢＯＸ：ＢｕｒｉｅｄＯＸｉｄｅ）的空穴陷阱浓度，增强了ＳＩＭＯＸ的抗电离辐照能力．     

退火气氛对SIMOX材料Si／SiO_2界面特性的影响

利用ＴＥＭ、ＡＥＳ、ＸＰＳ技术分析研究了不同退火气氛对ＳＩＭＯＸ材料的影响．结果表明，在注入能量和剂量以及退火温度和时间都相同的条件下，在Ａｒ＋０．５％Ｏ２中退火，可以获得光滑平整的Ｓｉ／ＳｉＯ２界面，而在纯Ｎ２气氛中退火，Ｓｉ／ＳｉＯ２界面极不平整，且界面附近晶体质量较差．本文分析了造成这种结果的原因．     

高质量栅氧化层的制备及其辐照特性研究

通过大量工艺实验开发了采用低温Ｈ２－Ｏ２合成氧化方法制备薄栅氧化层的工艺技术,得到了性能优良的薄栅氧化层,对于厚度为３０ｎｍ的栅氧化层,其平均击穿电压为３０Ｖ,Ｓｉ／ＳｉＯ２界面态密度小于３．５×１０１０ｃｍ－２．该工艺现已成功地应用于薄膜全耗尽ＣＭＯＳ／ＳＯＩ工艺中．同时还开展了采用低温Ｈ２－Ｏ２薄栅氧化工艺制备的全耗尽ＣＭＯＳ／ＳＯＩ器件的抗总剂量辐照特性研究,采用低温Ｈ２－Ｏ２合成氧化方法制备的ＳＯＩ器件的抗辐照特性明显优于采用常规干氧氧化方法制备的器件,Ｈ２－Ｏ２低温氧化工艺是制备抗核加固ＣＭＯＳ     

退火方式和气氛对SIMOX材料质量的影响

本文较为详细地研究了退火程序、退火气氛和注入方式对ＳＩＭＯＸ材料质量的影响，结果表明，采用二重或三重注入并在Ａｒ＋０．５％Ｏ２中退火，可以获得光滑平整的Ｓｉ／ＳｉＯ２界面和高质量的表面硅层。     

离子／电子混合导体Cu_xMo_6S_（8－y）的性能研究

本文通过对工艺条件的控制，获得了铜系混合导体材料Ｃｕ２Ｍｏ６Ｓ７、７、Ｃｕ２Ｍｏ６Ｓ８．０及Ｃｕ４Ｍｏ６Ｓ８．０．ｘ射线衍射物相分析表明为Ｍｏ６Ｓ８结构的单相，并采用分析化学方法对其化学计量进行了分析，通过测试得到了三种混合导体的总电导率σ和离子电导率σｉ·当混合导体Ｃｕ２Ｍ０６Ｓ７、７与固体电解质Ｒｂ４Ｃｕ１６Ｉ７Ｃｌ１３复合后可改善其电化学性能，复合比为２：１时，总电导率σ和离子电导率σｉ可达７５（Ω·ｃｍ）－１和７×ｌ０－２（Ω·ｃｍ）－１。     

用MOCVD在ZnO/Al_2O_3衬底上生长GaN及其特性

本文报道利用直流反应磁控溅射技术在Ａｌ２Ｏ３上生长一层ＺｎＯ,再用ＬＰＭＯＣＶＤ在ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３衬底上生长ＧａＮ．实验发现低温生长ＣａＮ过渡层有利于晶体质量的提高;ＰＬ谱主峰红移到蓝光区;二次离子质谱仪（ＳＩＭＳ）测量发现有Ｚｎ扩散到ＧａＮ外延层,Ｚｎ的扩散引起光致发光谱主峰移动．估算出在１０５０℃Ｚｎ在ＧａＮ中扩散系数是８６×１０－１４ｃｍ２／ｓ．