掺氧半绝缘多晶硅膜的研制和在高反压晶体管中的钝化应用

在常压下,用所建立的CVD系统——射频感应加热卧式反应室及N_2-SiH_4-N_2O气体系统,制备出掺氧半绝缘多晶硅(SIPOS )膜.利用俄歇能谱分析、透射电子显微镜等技术实验研究了膜的元素组分、晶粒尺寸、折射率、淀积达率以及与制备条件的关系;用掺氧SIPOS和低温淀积的用SiO_2双层介质取代热生长SiO_2,应用于高反压晶体管钝化,显著提高了击穿电压BV(ceo),并且改善了穿透电流I(ceo).     

掺氧多晶硅薄膜的组分分析

本文用红外吸收谱和统计理论分析低压CVD生长的半绝缘多晶硅(SIPOS)薄膜的组分.SIPOS 薄膜包含SiO 和SiO_2以及它们之间的硅氧化物.而且随着膜中氧浓度的增加,其SiO_2的比例也增加.     

AES深度分布测量的精确分析和电子逃逸深度的测定

根据界面区俄歇信号随深度变化的测量结果J(x)精确地计算相应的元素浓度的相对变化n(x),其中考虑了入射电子的贯穿深度和俄歇电子的逃逸深度的影响.对SiO_2/Si、SiO_2/GaAs和阳极氧化物/GaAs三种界面的测量结果表明:这种分析不仅给出n(x)与j(x)之间的精确位移,而且当电子的逃逸深度同界面的过渡区厚度相接近时,看到预期的n(x)曲线比J(x)曲线变陡的效果.另外,利用这种分析方法还可确定电子的逃逸深度λ. 对SiO_2测得的结果是:λ(510eV)=26±4A和λ(1619eV)=62±9A.这些数值明显地大于对大量不同材料测得的平均值.     

用氧化多孔硅方法制备厚的Si02膜及其微观分析

用氧化多孔硅的方法来制备厚的SiO2成本低,省时.氧化硅膜的厚度,表面粗糙度和组分这三个参数,对波导器件的性能有重要影响,扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和俄歇分析得到：氧化的多孔硅的膜厚已达21.2μm;表面粗糙度在1nm以内,Si和O的组分比为1:1.906.这些结果表明,用氧化多孔硅方法制备的厚SiO2膜满足低损耗光波导器件的要求.     

双层介质膜的辐照效应

作者研究了在辐射加固的Si器件中用于Si表面钝化的双层介质膜。与称为双层SiO_2膜的CVD-SiO_2/SiO_2膜相比,Si_3N_4/SiO_2和PSG/SiO_2双层介质膜表现出对电离辐射具有较低的灵敏度。然面,Si_3N_4/SiO_2和PSG/S_1O_2膜比双层SiO_2膜表现出大得多的初始界面态密度。作者还研究了后氧化退火对辐射引起的界面态的影响。采用了双层SiO_2膜来实现辐射容限大于1兆拉德(硅)的IIL器件。     

化学生成的Si／SiO2系统在超高真空中的退火研究

用AES详细观测了化学生成Si/S_1O_2系统在超高真空(UHV)中的退火变化.并对收录的俄歇直接谱进行了快速傅里叶变换(FET)退自卷积处理,得到了Si态密度退火前后的变化情况.最后,对退火效应进行了分析和讨论.     

p型扩散区(SiO2/Si系扩Ga)的俄歇分析

采用Ga在SiO2/Si系扩散途径,对扩Ga硅片进行了俄歇分析,在p型区未发现重金属杂质,表明热氧化SiO2层对外来重金属有良好的屏蔽作用,而且有利于提高硅器件的电参数性能、稳定性和可靠性.     

p型扩散区(SiO2/Si系扩Ga)的俄歇分析

采用Ga在SiO2/Si系扩散途径,对扩Ga硅片进行了俄歇分析,在p型区未发现重金属杂质,表明热氧化SiO2层对外来重金属有良好的屏蔽作用,而且有利于提高硅器件的电参数性能、稳定性和可靠性.     

用Raman光谱研究掺氧多晶硅的微结构

本文用Raman谱特征和Raman峰强度的变化,揭示掺氧多晶硅(SIPOS)的微结构:对于各种氧含量(从8％到38％)的SIPOS生长膜是一种无序结构,其中元素Si呈无定形相.高温(T>900℃)热退火后,薄膜经历了一个再结晶过程,并出现了微晶区,Si微晶尺寸随退火温度的提高而增大.膜中氧浓度增加对微晶生长有抑制作用,故膜中氧含量增加将使Si晶粒度减小,或者相应的使薄膜再结晶的温度提高.     

铝焊垫俄歇分析中荷电效应影响及其降低方法

铝焊垫表面残留物的检测是确保铝焊垫质量的重要指标.俄歇电子能谱仪(AES)由于检测区域小、表面分析灵敏度高,被广泛用于集成电路(IC)芯片制造中铝焊垫的表面成分分析,但荷电效应的存在常常会影响俄歇分析的结果.铝焊垫分析过程中,消除或者减少荷电效应是保证俄歇分析结果正确的前提.从优化俄歇电子能谱仪分析条件(比如降低入射电压、倾斜样品载物台、Ar+离子中和)和使用辅助方法改善样品导电性两大方面,介绍了几种减少荷电效应的有效方法,提出了铝焊垫俄歇分析的基本流程.结果表明,此分析流程能有效提高分析效率,为业内俄歇分析人员提供借鉴.     

低压化学汽相淀积氮化硅膜的成份和抗氧化能力的测定

本文介绍用低压化学汽相淀积(LPCVD)技术生长的氮化硅膜的组份及其抗氧化能力的测定.我们研究了SiCl_4-NH_3体系淀积的氮化硅膜.采用俄歇电子能谱仪(AES)和二次离子质谱仪(SIMS)测定膜的组份比和膜中的氧含量,特别是用(AES)法详细分析了氮化硅膜的抗氧化能力.     

采用LPCVD生长的SIPOS薄膜的钝化性质研究和应用

本文阐述了SIPOS膜的钝化机理,给出了采用LPCVD法生长SIPOS的方法,并对所生长的SIPOS进行了多项性能测试,最后给出了分别采用SIPOS、Si_3N_4双层钝化结构和SiO_2,Si_3N_4双层钝化结构钝化的晶体管多项对比实验,实验结果表明,SIPOS钝化膜具有优良的钝化性能和钝化效果。     

等离子增强化学汽相淀积a-SiC:H簿膜的AES研究

用俄歇电子能谱(AES)对等离子增强化学汽相淀积(PECVD)氢化非晶碳化硅(a-SiC∶H)薄膜进行了组分的深度剖析、半定量分析以及化学分析.俄歇深度剖析曲线表明PECVD淀积的薄膜均匀性非常好;用俄歇半定量结果比较了薄膜成分同淀积工艺参量之间的一些关系;根据实验获得的Si LVV和CKLL俄歇谱比较和讨论了不同[Si]/[C]浓度比薄膜的化学特征.     

用氧化多孔硅方法制备厚的SiO_2膜及其微观分析

用氧化多孔硅的方法来制备厚的 Si O2 成本低 ,省时 .氧化硅膜的厚度 ,表面粗糙度和组分这三个参数 ,对波导器件的性能有重要影响 ,扫描电子显微镜 ( SEM)、原子力显微镜 ( AFM)和俄歇分析得到 :氧化的多孔硅的膜厚已达 2 1 .2μm;表面粗糙度在 1 nm以内 ,Si和 O的组分比为 1∶ 1 .90 6.这些结果表明 ,用氧化多孔硅方法制备的厚 Si O2 膜满足低损耗光波导器件的要求     

在氧氮化物栅介质中的辐射效应

本文介绍了氧氮化物SiO_xN_r中的辐射效应。这种氧氮化物薄膜由热生长SiO_2层在1000℃氨-氮气氛中氮化处理形成,其特点具有高的原始正电荷陷阱密度(3-6×10~(11)电荷/cm~2)和低的界面态电荷密度(2-4×10~(10)态/eV/cm~2)。采用俄歇光谱分析薄膜的化学成份指出,在整个氧氮化物薄层内部都有氮的分布,其中在界面附近分布的浓度较高,没有发现可动离子污染或在高电场下有电荷注入现象。在辐射剂低于1×10~6拉德(Si)的场合下,这种氮氧化物的辐射灵敏度比热氧化物改善2-3倍,并且也不增加界面态密度。最后讨论了一种为满足界面附近的正电荷俘获的掺杂方法。     

氧离子和氮离子共注入硅形成SOI结构的俄歇能谱研究

本文中研究了O~+(200keV,1.8 ×10~(18)cm~(-2))和 N~+(180keV,4 ×10~(17)cm~(-2))共注入Si形成 SOI(Silicon on Insulator)结构的界面及埋层的微观结构.俄歇能谱(AES)和光电子能谱(XPS)的测量和研究结果表明:O~+和N~+共注入的SOI结构在经1200℃,2h退火后,O~+和N~+共注入所形成的绝缘埋层是由SiO_2相和不饱和氧化硅态组成;在氧化硅埋层的两侧形成氮氧化硅薄层;表面硅-埋层的界面和埋层-体硅的界面的化学结构无明显差异.这些结果与红外吸收和离子背散射谱的分析结果相一致.对这种SOI结构界面与埋层的形成特征进行了分析讨论。     

SiO2/4H-SiC(0001)界面过渡区的ADXPS研究

采用角依赖X射线光电子谱技术(ADXPS)对高温氧化SiO2/4H-SiC(0001)界面过渡区的组成、成分分布等进行了研究.通过控制1%浓度HF酸刻蚀氧化膜的时间,制备出超薄膜(1～1.5nm)样品,同时借助标准物对照分析,提高了谱峰分解的可靠性.结果显示,高温氧化形成的SiO2/4H-SiC(0001)界面,同时存在着Si1 ,Si2 ,Si33 3种低值氧化物,变角分析表明,一个分层模型适合于描述该过渡区的成分分布.建立了过渡区的原子级模型并计算了氧化膜厚度.结合过渡区各成分含量的变化及电容-电压(C-V)测试分析,揭示了过渡区成分与界面态的直接关系.     

用SIPOS-SiO_2复合层对4H-SiCn~+pp~+结构钝化的分析

用半绝缘多晶硅(SIPOS)-SiO2复合层作为4H-SiCn+pp+结构的钝化层,克服了用多孔碳化硅或单纯用SiO2钝化的不足.在LPCVD淀积SIPOS层后,用900℃氧气氛退火代替了平常的热氧化,在SIPOS层上生长了一层SiO2.实际测量证实了这种新方法的合理性.分析了各主要工艺对钝化效果的影响,综合优化指出:在淀积SIPOS层时,掺氧量要高,而淀积温度不应太高.用此方法钝化的4H-SiCn+pp+结构,击穿电压接近理想值,反向漏电流明显降低     

SiO2/4H-SiC(0001)界面过渡区的ADXPS研究

采用角依赖X射线光电子谱技术(ADXPS)对高温氧化SiO2/4H-SiC(0001)界面过渡区的组成、成分分布等进行了研究.通过控制1%浓度HF酸刻蚀氧化膜的时间,制备出超薄膜(1～1.5nm)样品,同时借助标准物对照分析,提高了谱峰分解的可靠性.结果显示,高温氧化形成的SiO2/4H-SiC(0001)界面,同时存在着Si1+,Si2+,Si33+3种低值氧化物,变角分析表明,一个分层模型适合于描述该过渡区的成分分布.建立了过渡区的原子级模型并计算了氧化膜厚度.结合过渡区各成分含量的变化及电容-电压(C-V)测试分析,揭示了过渡区成分与界面态的直接关系.     

MNOS结构界面陷阱分布的TSC谱研究

本文应用热激电流(TSC)方法研究了MNOS结构中界面陷阱随能量和空间分布的情况.在Wei-Simmons模型的基础上,建立了MNOS结构TSC 谱存储峰的分析理论.该理论满意地描述了实验结果,并得出所研制的MNOS结构存储陷阱分布的主要参数N_o、E_t和d分别为1.47×10~(10)cm~(-3)、1.09eV和50A,模型参数τ_o及v_o和前人的理论结果一致。本文同时确定了该MNOS结构中、超薄SiO_2膜Si/SiO_2界面上态密度的D_(it)(E)分布,其结果和MOS结构中厚SiO_2膜的界面情况类似.