快速热退火对热生长二氧化硅的影响

随着器件几何尺寸的缩小,将整个工艺过程中的扩散时间减至最小已变得日益重要。任何工序,如果所用的扩散时间长于必需的扩散时间,均将导致结深和非饱和扩散栅的控制变得困难。 快速热退火可用于注入活化、硅化物的形成、介质层的回流以及对某些与时间有明显依赖关系的工艺过程控制(如高温下栅氧化工艺)。 在本研究中,通过测量击穿电压、温偏应力C-V漂移、漏电流和缺陷密度等氧化膜参数,研究了源/漏快速热退火对栅氧化膜质量的影响。     

快速退火气氛对硅片洁净区和表面形貌的影响

使用N2和N2/NH3混合气氛作为快速热退火(RTA)气氛,研究了RTA气氛对洁净区、氧沉淀和硅片表面形貌的影响.在N2/NH3混合气氛下,RTA处理后,硅片表面出现小坑,同时,微粗糙度增加,后续热处理工艺中会出现薄的洁净区(～10μm)和高密度的氧沉淀.经过N2气氛RTA处理的硅片,表面微粗糙度变化不大,后续热处理中获得较厚的洁净区(≥40μm)和较低的氧沉淀密度.     

硅片预退火对二极管反向恢复时间的影响

本文研究了预退火对二极管反向恢复时间的影响．为获得满意的反向恢复时间，硅棒上不同部位的硅片需要不同的预退火温度．头、中、尾部的硅片最佳预退火温度分别为600℃、700℃、800℃，这是因为不同部位的硅片中主导少子寿命的因素不同．     

快速热退火对MBE生长的InGaNAs材料结构的影响

从系统自由能角度,阐明了MBE生长的InGaNAs材料在高温热退火过程中材料内部的结构变化.在热退火时,In-Ga互扩散和N-As互扩散引起spinodal分解,N原子趋向于与In结合形成In-N键,使InGaNAs材料的带隙增加,从而引起PL谱峰值的蓝移.     

快速热退火对MBE生长的InGaNAs材料结构的影响

从系统自由能角度,阐明了MBE生长的InGaNAs材料在高温热退火过程中材料内部的结构变化.在热退火时,In-Ga互扩散和N-As互扩散引起spinodal分解,N原子趋向于与In结合形成In-N键,使InGaNAs材料的带隙增加,从而引起PL谱峰值的蓝移.     

Al-Si接触的快速热退火

本文报道了用常规管式炉30秒钟快速热退火代替常规热合金化做Al-Si欧姆接触的简捷方法.通过俄歇电子能谱、扫描电子显微镜、接触电阻率和PN结反向电流的研究证实该法能有效地抑制导致浅结器件失效的Al-Si互扩散现象,从而达到保持良好结特性的欧姆接触.     

快速热退火在硅中引入的缺陷的研究

快速热退火(RTA)将在n型硅中引入深能级缺陷。缺陷的种类和浓度随退火温度的变化而变化。由于这些缺陷的存在,使少数载流子寿命显著降低。这些缺陷可以分成两类。一类是与被冻结在晶格缺陷上的金属杂质有关,经二步退火后,这些缺陷能在650℃附近退火消失。另一类是晶格的本征缺陷,二步退火并不能消除这类缺陷。研究表明,这类缺陷与位错有关。     

GaAsVHSIC的离子注入和快速热退火的均匀性研究

研究了改变注入角、ｐ型埋层注入及红外快速热退火对ＧａＡｓＩＣ有源层均匀性的影响，得到了表面形貌好、大面积均匀性良好的注入掺杂有源层。     

快速热退火工艺对工业生产红光LED芯片性能的影响

采用电子束蒸发工艺在GaAs基LED外延层上制备了氧化铟锡(ITO:Indium Tin Oxide)薄膜,采用快速热退火(RTA:Rapid Thermo Annealing)工艺制备ITO薄膜与GaAs外延层的欧姆接触。研究了退火温度、退火时间对ITO薄膜性能以及LED芯片性能的影响。结果显示:固定退火时间8s时,ITO薄膜方块电阻呈减小趋势,但变化不大,430℃时为7.7Ω/□;LED芯片亮度LOP呈现非线性先上升后下降趋势,430℃时达峰值136mcd;外延片背面欧姆电阻呈现先下降后上升抛物线趋势,440℃时达谷值1.13Ω。固定退火温度415℃时,LED芯片亮度LOP呈现非线性先上升后下降趋势,退火12s时达峰值132.5mcd;外延片背面欧姆电阻呈现先下降后上升抛物线趋势,退火12s时时达谷值0.93Ω。     

Ar气氛下快速退火对CZ-Si单晶中FPD的影响

将Si片经Secco腐蚀液腐蚀,用光学显微镜和原子力显微镜(AFM)对CZ-Si单晶中的流动图形缺陷(FPD)的形貌、分布及结构进行了研究,对Si片进行了湿氧化处理并采用较新的快速退火方法(RTA),在Ar气氛下对Si片进行热处理,研究了退火温度和退火时间对FPD缺陷密度的影响.结果表明,FPDs缺陷在1 100 ℃以下非常稳定;但是在1 100 ℃以上的温度,尤其在1 200℃对Si片进行RTA处理后,Si片中FPD的密度大大降低,而且随着的退火时间的延长,密度不断下降.     

快速退火气氛对300mm CZ硅片吸杂效应和表面微观结构的影响

研究了N2和N2/NH3混合气两种不同气氛快速退火处理硅片对洁净区和氧沉淀分布的影响.研究发现:N2/NH3混合气氛处理的硅片在后序热处理中表层形成很薄的洁净区同时体内形成高密度的氧沉淀;而N2气氛处理的硅片的沽净区较厚、氧沉淀密度较低.但是两种气氛下延长恒温时间都可以降低洁净区厚度,增加氧沉淀密度.X射线光电子能谱和原子力显微镜扫描的结果显示N2/NH3混合气氛处理使表面出现了强烈的氮化反应,利用氮化反应町以解释快速退火气氛对洁净区分布的影响.     

快速退火气氛对300mm CZ硅片吸杂效应和表面微观结构的影响

研究了N2和N2/NH3混合气两种不同气氛快速退火处理硅片对洁净区和氧沉淀分布的影响.研究发现:N2/NH3混合气氛处理的硅片在后序热处理中表层形成很薄的洁净区同时体内形成高密度的氧沉淀;而N2气氛处理的硅片的沽净区较厚、氧沉淀密度较低.但是两种气氛下延长恒温时间都可以降低洁净区厚度,增加氧沉淀密度.X射线光电子能谱和原子力显微镜扫描的结果显示N2/NH3混合气氛处理使表面出现了强烈的氮化反应,利用氮化反应町以解释快速退火气氛对洁净区分布的影响.     

快速热退火对ITO薄膜及LED芯片性能的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术在蓝宝石衬底上制备了GaN基LED外延层,采用磁控溅射法制备了氧化铟锡(ITO)薄膜,ITO薄膜用于制作与p-GaN的欧姆接触.研究了快速热退火温度为550℃,退火时间为200 s时,不同氧气体积流量对ITO薄膜性能及LED芯片光电性能的影响.结果表明:不通氧气时,ITO薄膜的方块电阻和透过率分别为33 Ω/口和93.1％,LED芯片出现电流拥挤效应,其电光转换效率只有33.3％;氧气体积流量为1 cm3/min时,ITO薄膜的方块电阻和透过率分别为70 Ω/口和95.9％,LED芯片的电流扩展不佳,其正向电压较高,电光转换效率为43.8％;氧气体积流量为0.4 cm3/min时,ITO薄膜的方块电阻和透过率分别为58 Ω/口和95.4％,LED芯片的电流扩展最佳,其亮度最高、正向电压最低,电光转换效率较高,为52.9％.     

Effects of Rapid Thermal Annealing on the Device Characteristics of Quantum Well Infrared Photodetectors

The effect of rapid thermal annealing (RTA) on important detector characteristics such as dark current, absolute response, noise, and detectivity is investigated for quantum-well infrared photodetectors (QWIP) operating in the 8–12 μm wavelength regime. A comprehensive set of experiments is conducted on QWIPs fabricated from both as-grown and annealed multiple-quantum-well structures. RTA is done at an anneal temperature of 850°C for 30 s using an SiO₂ encapsulant. In general, a decrease in performance is observed for RTA QWIPs when compared to the as-grown detectors. The peak absolute response of the annealed QWIPs is lower by almost a factor of four, which results in a factor of four decrease in quantum efficiency. In addition, a degraded noise performance results in a detectivity which is five times lower than that of QWIPs using asgrown structures. Theoretical calculations of the absorption coefficient spectrum are in excellent agreement with the experimental data.     

快速热退火前后ZnO及ZnO/Al薄膜性质的研究

鉴于直流反应溅射制ZAO膜对反应条件敏感,研究发现,经快速热退火(RTA)处理能放宽对反应条件的要求。实验中ZnO及ZnO/Al薄膜用直流反应磁控溅射法制备。选用金属Zn及金属合金Zn/Al靶。经快速热退火(RTA)后,通过XRD,UV-VIS-NIR分光光度计、四探针测方电阻等,研究了经不同温度RTA后ZnO及ZnO/Al薄膜的结晶状况、方电阻、电阻率、可见光透过率等的变化。对传统热退火和RTA进行了比较:经RTA600℃后电阻率减小5~9个数量级,达1×10–3·cm。     

晶体Si片切割表面损伤及其对电学性能的影响

对比观察了不同工艺条件下金刚石线锯和砂浆线锯切割晶体Si片的表面微观形貌;分析了其切割机理及去除模式;对比分析了三种不同化学方法钝化Si片的效果和稳定性;采用逐层腐蚀去除Si片的损伤层,使用碘酒对其进行化学钝化,然后测试其少子寿命,分析Si片少子寿命随去除深度的变化趋势,根据Si片少子寿命达到最大值时的腐蚀深度,测试确定Si片的损伤层厚度。经实验测得,砂浆线锯切割Si片的损伤层厚度为10μm左右,金刚石线锯切割Si片的损伤层厚度为6μm左右。结果表明,相比于砂浆线锯切割Si片,金刚石线锯切割Si片造成的表面损伤层更浅,表面的机械损伤也更小。     

快速退火气氛对300mm硅片内洁净区和氧沉淀形成的影响

300mm硅片中厚度合适的洁净区和高密度氧沉淀,有利于对器件有源区金属沾污的吸除,改善栅氧化物的完整性.文中使用Ar,N2/NHa混合气作为快速退火(RTA)气氛,研究RTA气氛对洁净区、氧沉淀形成的影响.研究发现N2/NHs混合气氛处理的硅片表层洁净区明显薄于Ar气氛处理的硅片,氧沉淀密度明显高于Ar气氛处理后的硅片.同时发现在两种气氛下,延长恒温时间都可以降低洁净区厚度,增加氧沉淀密度.基于空位增强氧沉淀成核和氮化空位注入的基本原理,就RTA气氛和恒温时间对洁净区和氧沉淀分布的影响进行了讨论.     

快速退火气氛对300mm硅片内洁净区和氧沉淀形成的影响

300mm硅片中厚度合适的洁净区和高密度氧沉淀,有利于对器件有源区金属沾污的吸除,改善栅氧化物的完整性.文中使用Ar,N2/NHa混合气作为快速退火(RTA)气氛,研究RTA气氛对洁净区、氧沉淀形成的影响.研究发现N2/NHs混合气氛处理的硅片表层洁净区明显薄于Ar气氛处理的硅片,氧沉淀密度明显高于Ar气氛处理后的硅片.同时发现在两种气氛下,延长恒温时间都可以降低洁净区厚度,增加氧沉淀密度.基于空位增强氧沉淀成核和氮化空位注入的基本原理,就RTA气氛和恒温时间对洁净区和氧沉淀分布的影响进行了讨论.     

Rapid thermal processing of silicon wafers with emissivity patterns

Fabrication of devices and circuits on silicon wafers creates patterns in optical properties, particularly the thermal emissivity and absorptivity, that lead to temperature nonuniformity during rapid thermal processing (RTP) by infrared heating methods. The work reported in this paper compares the effect of emissivity test patterns on wafers heated by two RTP methods: (1) a steadystate furnace or (2) arrays of incandescent lamps. Method I was found to yield reduced temperature variability, attributable to smaller temperature differences between the wafer and heat source. The temperature was determined by monitoring test processes involving either the device side or the reverse side of the wafer. These include electrical activiation of implanted dopants after rapid thermal annealing (RTA) or growth of oxide films by rapid thermal oxidation (RTO). Temperature variation data are compared with a model of radiant heating of patterned wafers in RTP systems.