离子注入机

半导体器件制造过程中有一种叫做扩散的主要工艺。扩散技术是指在高温下通过“扩散”的方法将杂质原子掺入半导体片。近几年来,而为适应半导体器件高性能的需要,出现了较为引人注目,应用日益广泛的新的掺杂方法——离子注入技术。离子注入技术是一种同扩散技术的原理完全不同的掺杂方法。离子注入法的原理是用电场加速掺杂离子,利用具有一定能量的离子的动能,使离子注入到固体材料晶格中,改变固体材料的组分和性质,经适当温度的热处理,以形成 PN 结或欧姆接触。离子注入的剂量取决于束流值和时间,注入深度取决于加速电场。     

DT—1连续电子束退火机

DT—1连续电子束退火机是国内首次研制成功的电子束退火专用设备。具有功率大、控制功能多样、参数调节方便、性能稳定可靠的特点。为离子注入半导体的退火、浅结殴姆接触和硅化物的形成、非晶薄膜的处理、高Tc超导材料的制备以及金属表面淬火等方面的科学研究提供了一台新型的工艺设备。     

碲镉汞pn结制备技术的研究进展

作为一种禁带宽度可调的半导体,碲镉汞(MCT)至今仍是一种最有效的可在较宽波长(1～25μm)范围内工作的红外探测器.由于材料性质敏感,MCT器件的制备一直是一项具有挑战性的工作.有若干种pn结制备方法可用于制备MCT光伏器件.离子注入是最常用的一种,但该方法需要额外的退火处理.一些替代技术,例如离子束研磨或反应离子刻蚀等,近来年引起较多关注.MCT体晶和外延层的导电类型转换是材料生产和器件制备中最重要的工艺之一.通过对近年来部分英语期刊文献的归纳分析,介绍了MCTpn结制备技术的研究进展.     

三次掩蔽自对准金属-氧化物-半导体工艺

引言近来,出现了一种制造自对准金属—氧化物—半导体(MOS)集成电路的新工艺,该工艺只需要三次掩蔽,应用离子注入工艺来获得自对准栅结构。采用氮化硅膜来消除接触掩蔽以及降低场氧化物顶部至接触区和栅区的高度。这种工艺能制造N沟或P沟MOS集成电路。在N沟MOS集成电路中,应用低阻率P型衬底材料或用离子注入提高场表面浓度能避免场反型的问题。为简单起见,本文叙述制造工艺步骤和P沟MOS集成电路的器件特性。     

用硅化物作注入阻挡层形成浅结

本文介绍一种在n型Si衬底上制备浅p~+-n结的方法。在Si衬底上通过固相反应形成一定厚度的TiSi_2薄膜后,穿过TiSi_2层进行离子注入掺杂,经快速热退火可形成浅P~+-n结。TiSi_2薄膜既作为离子注入时的阻挡层,减小离子注入深度,又作为器件的电极及互联引线。这是一种自对准工艺。     

100 nm P型超浅结制作工艺研究

介绍了一种P型超浅结的制作工艺。该工艺通过F离子注入和快速热退火技术相结合,获得了比较先进的100nm以内的P型超浅结;重点研究了影响超浅结形成的沟道效应和瞬态增强扩散效应;详细介绍了制作过程中对沟道效应和瞬态增强扩散效应的抑制。     

碲镉汞的离子注入

在3～5和8～12μm 波段,碲镉汞(MCT)已成为红外探测和热成象的最重要的半导体材料。目前,高质量光电二极管可利用包含离子注入形成 n-p 结的工艺来制作。但是,掺杂机理还说不清楚,因为这种化合物半导体的电学性质,不仅由杂质决定,而且还由“缺陷”及与化学配比的偏离所决定。离子注入 MCT 的主要特征是:在注入的材料中,退火前观察到的是 n~+电学掺杂。“缺陷”似乎是产生这个现象的原因,因为形成这一 n~+层不需要任何进一步退火,同时也不怎么依赖注入条件及注入离子的性质。本文描述了离子注入 MCT 的一般性质。我们将给出观测缺陷所引起的载流子浓度饱和、结迁移和退火材料性质等许多问题。这些问题的回答有助于了解离子注入 MCT 的掺杂机理。看来经过注入杂质,接着进行退火的掺杂也是一个更为复杂的问题,因为它主要与缺陷的退火和化学配比的控制有关。p 型掺杂杂质和 n 型掺杂缺陷之间的竞争,提出了通过离子注入形成 p 型层的可能性问题。     

GaAs离子注入Si的快速热退火

一、引言 GaAs集成电路的发展与在半绝缘衬底上进行外延的外延层或进行出子注入形成导电沟道的质量和接触区的常规工艺有关。由于在器件和电路制造过程中,存在外延材料成本高以及难以制成浅结等问题,所以,近年来,国际上广泛开展了离子注入高纯半绝缘GaAs来制造砷化镓场效应晶体管和进行GaAs单片集成电路的研究。离子注入具有掺杂浓度可控,均匀性和重复性好的特点,以及与其它工艺组合灵活等优点。但注入样品必须在高温(≥800℃)下退火,以消除注入损伤和电激活掺杂剂。在通常的炉子退火(850℃,30′)条件下,由于GaAs表面的As原子易挥发,使得GaAs的化学计量比失配,造成器件特性变坏。使用包封层,虽然解决了As原子的挥发问题,但由于包封层与样品之间的热膨胀系数不匹配,在高温下存在热应力,进而引起膜皱曲甚至脱落,样品表面层中该热应力引入缺陷杂质对材料特性产生影响。目前,国外研究较多的是快速热退火(RTA)。这种方法由于退火时间短,退火温度高,更有利于复杂缺陷的消除,激活层电特性好,注入杂质和衬底杂质的互扩散小,不需包封层,因此消除了包封层和衬底界面处的应力和组分互扩散,而且退火时不涉及AsH_3这样的有毒气体。     

AlGaN-GaN和GaN上的低能Si离子注入工艺

阐述GaN注入掺杂的激活退火一直受到GaN高温分解现象的制约，高温退火的目的是恢复注入造成的晶格损伤，激活注入的原子替代晶格原子。由于在注入过程中提高衬底温度已被证明可有效减少晶格损伤并有助于提高其他半导体材料的激活效率，探讨将这种方法应用于AlGaN/GaN和GaN中的Si离子注入。仿真和实验在Al0.25Ga0.75N/GaN和GaN样品结构中，进行Si离子注入，分析实验结果。     

退火对Zn扩散的影响及其在InGaAs探测器中的应用

采用闭管扩散方式,对不同结构的异质结外延材料In0.81Al0.19As/In0.81Ga0.19As、InAs0.6P0.4/In0.8Ga0.2As、InP/In0.53Ga0.47As实现了Zn元素的P型掺杂,采用扫描电容显微技术(SCM)和二次离子质谱(SIMS)研究了在芯片制备中高温快速热退火(RTP)处理环节对p-n结结深的影响。结果表明:由于在这3种异质结外延材料中掺杂的Zn元素并未完全激活,导致扩散深度明显大于p-n结结深;高温快速热退火处理并不会显著影响结深的变化,扩散完成后的p-n结深度可以近似为器件最终的p-n结结深;计算了530℃下Zn在In0.81Al0.19As、InAs0.6P0.4、InP中的扩散系数D分别为1.327×10-12cm2/s、1.341 10-12cm2/s、1.067×10-12cm2/s。     

GaInAsP双异质结材料的特性测量

InP及其三元,四元化合物材料,在微波器件和光电器件中的应用日益广泛,但是,目前尚缺乏一个简便的方法同时测量生长材料的载流子浓度,外延层厚度和P—N结位置等参数。电化学C—V法是70年代发展起来的一种新方法,它利用适当的电解液作为可控阳板溶解的介质,同时与半导体形成Mott-Schottky接触,达到连续浓度分布测定。该法在测量GaAs材料特性方面已有较大的进展,最近Ambridge报导了n—InP材料的浓度与分布测量结果。但对于多层异质结材料的载流子浓度分布尚未见报导。本文以GaInAsP/InP双异质结液外材料     

高速双极器件制造中的离子注入技术

本文讨论了高速双极器件制造中的离子注入技术。重点讨论在双极器件制造工艺中的离子注入掺杂技术,离子注入形成浅结技术,以及离子注入层的退火技术。根据这些要求,对离子注入设备应具有的技术性能作了一些预测。     

掺杂层的检测分析方法

<正> 一、前言在半导体基片中扩散杂质形成能导电的载流子,从而形成P-n结的技术已经由来已久了,近年来,随着器件的复杂化和IC设计规则向微米及亚微米靠近,对杂质扩散的要求也提高了,对于扩散深度、载流子浓度和深度方向的浓度分布都要求有精密的制控。除了扩散的方法以外,离子注入对于Si和Ⅲ-Ⅴ族化合物的掺杂也是经常采用的方法。离子注入掺杂可以根据离子的加速能量和离子剂量,     

InAs/GaSb II类超晶格材料的Si离子注入研究

II类超晶格红外探测器一般通过台面结实现对红外辐射的探测,而通过离子注入实现横向PN结,一方面材料外延工艺简单,同时可以利用超晶格材料横向扩散长度远高于纵向的优势改善光生载流子的输运,且易于制作高密度平面型阵列。本文利用多种材料表征技术,研究了不同能量的Si离子注入以及退火前后对InAs/GaSb II类超晶格材料性能的影响。研究通过Si离子注入,外延材料由P型变为N型,超晶格材料中产生了垂直方向的拉伸应变,晶格常数变大,且失配度随着注入能量的增大而增大,注入前失配度为-0.012%,当注入能量到200 keV时,失配度达到0.072%,超晶格部分弛豫,弛豫程度为14%,而在300 °C 60 s退火后,超晶格恢复完全应变状态,且晶格常数变小,这种张应变是退火引起的Ga-In相互扩散以及Si替位导致的晶格收缩而造成的。     

多晶硅膜离子注入和扩散掺杂制备浅结的研究

本文对多晶硅膜离子注入掺杂和扩散掺杂制备浅发射结进行了实验研究。针对新型薄发射极晶闸管特性改善对薄发射极参数的要求,重点研究了采用不同方法时退火条件对薄发射区掺杂剖面、结深以及杂质总量的影响。管芯研究结果表明,在适当的退火条件下,离子注入掺杂制备浅结是改善器件特性较为理想的方法。     

中波碲镉汞p-on-n高温工作技术研究

针对碲镉汞中波p-on-n技术进行研究,采用二次离子质谱仪分析注入后及退火后As离子在碲镉汞材料中的浓度分布,使用透射电镜表征激活退火后离子注入损伤修复状态,通过半导体参数测试仪评价pn结的IV特性,将探测器芯片装在变温杜瓦中测试其不同温度下的焦平面技术指标。研究结果表明,As离子注入后在碲镉汞体内形成大量缺陷,经过富汞退火后缺陷得到修复,同时As离子进一步向内扩散,制备的pn结工作稳定表明As离子得到有效激活,制备的中波p-on-n探测器芯片在120 K温度下有效像元率可以达到99%以上。     

高速自隔离三重扩散技术研究

本文介绍双极IC中自隔离的三重扩散(3D)技术的特点和工艺路线,给出了采用全离子注入工艺制作的器件特性,探讨了工艺技术中的关键问题,指出,浅结离子注入与退火条件的选择是影响器件性能的主要因素。     

激光在半导体学科中的应用(摘要)

自从1976年国外使用激光对离子注入半导体进行激光退火取得成功以来,它已经成为应用半导体研究中最引人注目的一项课题。半导体的激光处理有以下特点:可以对离子注入后的半导体损伤得到完全恢复而不损伤衬底材料的效果。还可以利用聚焦的激光来扫描,对注入层局部选择退火,这样可大大提高集成电路的密集度。同时在消除损伤,离子注入的电激活率方面都比普通热处理方法好得多。我们于1978年在国内首先研究半导体离子注入激光退火成功,随后在GaAs 材料合金化(欧姆接触)、无定形硅的激光外延再生长,激光幅照太阳能电池提高转换效率、激光处理记忆元件(磁泡)等方面都取得了一定的结果。本文提出激光处理的实验方法、实验结果,以及探讨半导体激光处理引起无定形层再结晶、激光退火层的性质(如晶体缺陷,表面容貌、杂质分布、杂质原子晶格位置、激光退火层电性能)及器件应用等方面的问题。     

PN结直接合成法简介

当前,制造半导体器件的PN结主要有扩散法和外延生长法.扩散法是将硅片长时间地置于1000℃以上的高温下,让P型和N型杂质往硅片内扩散;而外延法则是让P型和N型的晶体层逐渐生长.有时,为提高器件的反压,需要加厚P型和N型层,若采用上述工艺,除花费时间长外,硅片长时间地裸露在高温下,势必产生杂质浓度不均匀和晶体质量下降等问题,因而限制着半导体器件向高反压、高速化的发展.日本东芝公司研究成功一种新的PN结直接合成法,能解决器件高反压和高速化的问题,而且可缩短工艺时间,过去需要3～10天才能形成的PN结,现在约要2小时就可以了.     

离子注入靶片的补偿自退火

一、引言众所周知,离子注入半导体靶片后,必须进行退火处理。退火的作用有二:其一,消除在离子注入过程中形成的晶格损伤;其二,激活注入离子。迄今为止,常用的退火方法有:热退火、激光退火、电子束退火和闪光灯退火等。这些退火方法的共同点,都是给靶片一定的能量;不同之处,只是提供能量的方式不同。既然如此,我们可以利用注入离子交给靶片的能量,、实现退火,这就是靶片的“自退火”。然而,这种自退火行