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.     

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.     

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.     

高浓度注砷和注锑硅的连续氩离子激光退火研究

对高浓度注砷硅(双能量注入150 keV、1.05 × 10~(14)cm~(-2)和 60 keV、3.5×10~(15)cm~(-2)的连续Ar~+激光退火进行了研究.实验发现只有在合适的样品预热温度和激光功率的条件下才能获得最高的电激活率.过高的预热温度,因亚稳态载流子浓度弛豫现象而使电激活率降低;但过低的预热温度,因需要更大的激光功率而使硅表面产生严重损伤,甚至产生微细裂纹.这种现象在高浓度注锑硅(150keV、10~(16)cm~(-2))样品中同样存在.     

Si中注Pb的红外瞬态退火

用背散射-沟道效应研究了Si中注Pb并进行红外瞬态退火的辐照损伤及杂质分布.注入能量为350KeV,剂量为1×10~(17)及5×10~(15)/cm~2.实验表明高杂质浓度区中的杂质沉淀和晶格应力能抑制晶体的外延生长.当外延生长停止后,表面形成多晶结构,杂质沿晶粒边界向表面扩散.     

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.     

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。     

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.     

离子注入InSb平面型线列探测器的研究

采用n型InSb体晶材料。77K下的载流子浓度(1～3)×10~(14)cm~(-3),迁移率>5×10~5cm/V·S,位错密度<100/cm~2,用普通的工艺进行磨、抛,然后光刻成平面型16元线列。光刻胶作掩蔽层,进行Be~+注入,注入能量50～200keV,剂量10~(13)～10~(15)cm~(-2),然后经一定的     

12GHz 100—200mW质子注入隔离GaAs MESFET

<正>南京固体器件研究所已于1982年12月研制成功12GHz、100-200mW GaAs MESFET。该器件首次采用了质子注入隔离有源区的准平面结构,并在浓度为1～2×10~(17)cm~(-3)的N型有源层上用硅离子注入制备1×10~(18)cm~(-3)的N~+接触层,有效地减小了寄生栅压块电容和源串联     

B~+离子注入p型Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te

在77K时对150keV的B~+注入p型HgCdTe进行微分霍尔测量表明:以不同剂量的B~+注入后所形成的n~+层是很明显的。n~+层的厚度取决于B~+的注入剂量,当剂量超过1×10~(13)cm~(-2)时,晶片载流子浓度趋于饱和。     

注锌硅的物理行为

对经不同方式处理的注锌硅样品(注入剂量1×10~(14)-1×10~(17)cm~(-2),注入能量170keV和180keV)的物理行为进行了研究。样品的CWCO_2激光退火和快速淬火处理是在特定的实验条件下进行。分别利用高分辨的背散射-沟道效应和全自动扩展电阻探针进行研究。结果表明,硅中锌主要占据晶格的间隙位置,并且起弱施主作用。CWCO_2激光退火期间锌扩散系数表明,它是一种间隙扩散机理。     

金属中注入氮离子改善抗磨粒磨损性能的研究

在金属材料(轴承钢、铝、钛)中注入不同剂量的氮离子,用称重法测量被注材料抗磨粒磨损性能的改善状况。当注入剂量达到10~(17)/cm~2时,此性能有所改善。在(2～5)×10~(17)/cm~2范围内,此性能改善状况较佳。     

硅中注入高剂量氮离子的研究

研究了高剂量氮离子注入硅所形成的高阻层.对该层的研究将有助于使离子注入技术应用于半导体集成电路的隔离工艺. 选用电阻率为0.5Ω-cm,<111>取向的N型硅单晶片作衬底.氮离子注入能量为80keV,注入剂量用1～2×10~(17)cm~(-2),注入后表面可以形成高阻层.这一层的物理、化学、电学性能均较稳定. 用俄歇电子谱仪、背散射沟道技术、红外光谱仪、光电子谱仪等手段对该层的晶体结构及化学键合机理进行了分析.所得结果证明,注入的氮呈高斯分布,该注入层是无序的氮化硅与硅的混合结构. 用8～10Ω-cm的P型硅单晶也可以得到同样的结果.     

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。     

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.     

注氧绝缘体上硅结构CMOS器件特性

本文研究了在不同氧剂量下,由氧注入绝缘体上在(SOI)衬底制得的CMOS器件的特性。结果表明,当氧剂量由2.25×10~(18)cm~(-2)减少到1.4 ×10~(18)cm~(-2)时,晶体管结泄漏电流改善了几个数量级。浮体效应(即在较低的栅电压下晶体管的导通状态,当漏极电压增大时,亚阈值斜率也大为改善)由于泄漏电流和氧剂量的减少而得到增强。采用1.4×10~(18)cm~(-2)氧剂量注入,并在1150℃退火的SOI衬底,其背沟迁移率比无沉淀物硅薄膜的迁移率降低了几个量级。这些器件特性与硅-氧化物埋层界面的微结构相关,这种微结构受氧注入及氧注入后退火的控制。     

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.     

快速热退火离子注入硅时的磷扩散

研究了快速热退火时离子注入硅中磷的扩散。我们依靠注入的剂量发现了两种截然不同的扩散行为。低剂量(1×10~(14)cm~(-2))P~+注入硅发现有一个剖面再分布,该再分布在900℃温度下退火10秒钟即可观察到,但在800～1150℃温度范围与温度无关。这个初给再分布比起通常的扩散系数数质所预计的要快得多。高剂量(2×10~(15)cm~(-2))P~+注入硅经短时(10秒)退火后掺杂剂分布的变宽现象与温度有密切关系,其实验分布与浓度增强扩散分布是一致的。     

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。