低温退火形成浅p~+n结

本文首次报道F预非晶注入与BF_2注入并在低温(600～800℃)下退火形成浅p~+n结。研究了这两种注入的电激活行为及漏电行为,并与B注入作了比较。F预非晶注入结合低温退火可形成xi<0.2μm,漏电流在nA/cm~2左右(V_R=-5V)的浅结。     

10keV B~+注入预非晶化Si的剩余缺陷和浅结

<正> 一、问题的提出和实验方法 在低能注入B~+浅结的过程中,沟道效应难以避免。为避免B~+注入的沟道效应,本文采用100keV下5×10~(15)cm~(-2)的Si~(29)注入n-Si<100>进行非晶化处理。继而进行了10keV,1×10~(15)cm~(-2)的B~+注入形成浅结,然后对样品进行快速热退火(RTA)处理,并观察界面缺陷的     

BF_2~+注入单晶硅的退火行为

浅结制备对LSI,特别是VLSI来说,是十分重要的工艺.由于~(BB)+的质量小,常规低能注入时有许多无法克服的缺点,难以与~(75)As~+匹配来制备理想的浅结.因此,目前除了改变注入状态,例如先用~(28)Si~+作自注入使衬底无序化,再注~(11)B~+,及隔开薄氧化层作~(11)B~+注入外,人们倾向于用BF_2~+的注入来获得P型浅结.我们在中科院上海冶金所离子束开放实验室的资助下,对BF_2~+注入Si的各种行为作了研究,下面介绍BF_2~+注入Si的退火行为.     

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.     

硅中离子注入层退火后残留深能级缺陷的DLTS研究

本文将DLTS测试技术用于低剂量B~+注入MOS结构,并给出了计算方法.对通过920(?)SiO_2膜、注入剂量为5×10~(11)B~+ cm~(-2),经480℃、15分钟热处理的样品测到了E_T-E_V=0.19eV,E_T-E_V=0.26eV和E_T-E_V=0.33eV三个深能级;对于1×10~(12)B~+ cm~(-2)注入,经常规热退火(950℃、30分钟)和红外瞬态退火(辐照源温1150℃,40秒)后分别测到了深能级E_T-E_V=0.24eV和E_T-E_V=0.29eV;对引入这些深能级的残留缺陷进行了讨论.     

n-Si低剂量B~+、P~+离子注入产生的缺陷及其退火特性

对n-Si低剂量(10~(11)cm~(-2))B~+和P~+离子注入产生的电子和空穴陷阱及其热退火行为.用DLTS方法作了迄今最完整的研究.首次报道了空穴陷阱.注B~+引入五种空穴陷阱:高浓度的H_2(0.62)和H_3(0.43)两种可能与B有关的受主陷阱,还有H_4(0.37),H_1(0.63)和H_5(0.15),H_4可能是与C有关的受主缺陷,注 P~+引入四种空穴陷阱:高浓度的H_2~″(0.51),也引入H_4(0.37),H_2(0.63)和类似H_5的H_3~″.同时报道了注B~+引入七种和注P~+引入三种电子陷阱.注B~+引入可能与B有关的受主E_3(0.35),在280℃退火时有高浓度,在320℃退火后激烈退化.另外三种E_2(0.41),E_4(0.25),E_5(0.15)在注B~+和注P~+情况都测到,并基本符合过去离子、中子或电子辐照普遍报道的缺陷能级.研究了上述所有缺陷的退火行为,在800℃退火后,所有缺陷都退至 10~(12)cm~(-3)平均浓度以下.     

As在HgCdTe外延层中的扩散系数

使用二次离子质谱分析(SIMS)方法研究了As在碲镉汞分子柬外延样品中的扩散系数．获得了在240℃．380℃和440℃温度下As在碲镉汞材料中的扩散系数,并发现它与退火过程中Hg的分压有关,且Hg空位对As的扩散有明显的辅助增强作用．研究表明在低温段的240℃／24—48小时的退火中As的扩散非常有限,对样品中As的浓度分布影响不大,而在高温段380℃／16小时和440℃／30分钟退火中,As扩散较为明显,能使原来的PN突变结变缓．综合比较As杂质的电学激活以及As扩散因素,高温段440℃／30分钟的退火条件较理想．     

MBE生长碲镉汞的砷掺入与激活

采用As掺杂和激活技术制备的p+-on-n异质结材料是获得高性能长波碲镉汞红外焦平面器件的关键技术之一,得到了广泛关注.采用变温IV拟合的方法,对不同As掺入浓度与器件结性能相关性进行了分析,发现降低结区内As掺杂浓度可以有效抑制器件的陷阱辅助隧穿电流.拟合结果表明,较高浓度的Nt很可能与高浓度As掺入相关.因此As的稳定均匀掺入和激活被认为是主要技术挑战.实验研究了分子束外延过程中Hg/Te束流比与As掺入效率的关系,发现相对富Hg的外延条件有助于提高As掺杂效率.研究还发现As的晶圆内掺杂均匀性与Hg/Te束流比的均匀性密切相关.对As的激活退火进行了研究,发现在饱和Hg蒸汽压中采用300℃/16h+420℃/1 h+240℃/48 h的退火条件能明显提升碲镉汞中As原子的激活率.     

硅中离子注入层的红外瞬态退火及退火后残留深能级缺陷的DLTS研究

本文研究了硅中离子注入层的红外瞬态退火,证实了它与常规热退火具有相同的再结晶机理——固相外延再结晶过程.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.为了研究退火后残留深能级缺陷的电特性,对于离子注入MOS结构进行了DLTS测试.对于通过920A SiO_2膜,注入剂量为 1×10~(12)cm~(-2)B~+、能量为60 keV的样品,经常规热退火和红外瞬态退火后分别测到了深能级 E_T-E_v=0.24±0.02eV和E_r-E_v=0.29±0.02eV;并对引入这些深能级的缺陷进行了讨论.     

衬底预非晶化对低能硼注入硅形成浅结的影响

本文研究了不同剂量,不同能量硅自注入预非晶化对低能硼注入硅形成浅结的影响。对于10keV硼注入情形,只要含硼表面层是充分预非晶化的,都可得到结深为0.15μm左右的浅结。     

瞬态退火中反冲氧对As增强扩散的影响

本文研究了当As~+通过SiO_2注入Si时,反冲注入高密度的氧在退火期间所引起的位锚网,以及位错网对As增强扩散的影响。给出了As增强扩散的分析模型,得到了用氧化层掩蔽作用获取浅的p-n结的条件,并给出了制备1000埃高浓度浅结的结果。     

激光脉冲退火对40 nm超浅结和pMOS器件性能的优化

使用二次离子质谱(SIMS)和电学特性参数测量深入研究了在40 nm低功耗工艺中,激光脉冲退火(LSA)对超浅结(USJ)以及其对pMOS器件有源区和多晶硅栅方块电阻、阈值电压卷曲曲线和本征特性曲线的影响。从SIMS结果可以看出,LSA由于其作用时间非常短(微秒量级),与锗的预非晶化离子注入结合起来,在完成注入离子激活的同时,有效避免不必要的结扩散,从而控制结深,形成超浅结。从进一步的电学特性测量上发现LSA对器件的薄层电阻、结电容和结漏电流也有非常大的影响:LSA和尖峰退火(SPK)共同退火的方式较单独的SPK退火方式,多晶硅方块电阻降低10%,而结电容和结漏电流也相应分别降低3%和50%,此外,相比于单独的SPK退火,LSA和SPK共同退火的方式也具有更好的阈值电压卷曲曲线和本征特性曲线特性。     

剥层椭偏法对As~+注入Si热退火过程的进一步研究

本文用剥层椭偏光法对As离子注入硅的热退火过程作了较详细的研究.As 离子注入剂量为 5 ×10~(14)cm~(-2),能量为100keV.在300-800℃之间各种不同温度下退火,得到了在这几种温度下固相外延平均速率及复折射率分布的变化.我们发现在各种温度下非晶层的消光系数都变小,尾部的折射率变大.     

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.     

剥层椭偏法对As~ 注入Si热退火过程的进一步研究

本文用剥层椭偏光法对As离子注入硅的热退火过程作了较详细的研究.As 离子注入剂量为 5 ×10~(14)cm~(-2),能量为100keV.在300-800℃之间各种不同温度下退火,得到了在这几种温度下固相外延平均速率及复折射率分布的变化.我们发现在各种温度下非晶层的消光系数都变小,尾部的折射率变大.     

离子注入在铝／硅接触之间的应用

为了改善铝/硅之间非均匀性的溶解和浅结的电性能,在n型衬底上制作浅的P~+-n结,淀积Al后将B~+ 离子注入到Al-Si界面进行混合。420℃的温度中热处理10分钟。实验结果表明,注入样品结的漏电比非注入样品的漏电有明显的改善。     

0.4～0.25μm时代的离子注入技术

<正> 1 超微细 MOS 中的离子注入对于离子注入技术,可以说从浅结注入开始大约已有10年的研究历史,有关该技术的研究结果已有一些已经发表,诸如,预非晶化和低能量注入以及灯退火(RTA)。然而,为了使注入原子迅速激活的灯退火(RTA)技术在实用化方面还没有多大的进展,另外,为了实行沟道控制而进行预非晶化也是一个问题。如果由最近的超微细元件的报告来判断,对于源·漏间的穿通问题,必须在称之谓基板工程技术的器件三维结构上下大功夫才能得到解决。为了实现这一目的,不得不采取最大限度地利用注入特长的结构。     

退火温度对Fe_(40)Co_(40)Zr_7Nb_2AlB_9Cu合金的结构、热行为及磁性能的影响

采用单辊快淬法制备了Fe40Co40Zr7Nb2AlB9Cu非晶合金薄带,在不同温度下对其进行等温退火处理。研究了退火温度对合金的结构、热行为和磁性能的影响。结果表明:Fe40Co40Zr7Nb2AlB9Cu非晶合金的DTA曲线存在2个晶化放热峰,晶化激活能分别为267.3 kJ/mol和188.3 kJ/mol。其晶化过程为:非晶→非晶+α-FeCo→α-FeCo+Co2Zr+ZrCo3B2+Fe(Co)3Zr。α-FeCo相的晶化体积分数和晶粒尺寸随退火温度的升高而逐渐增大。低于873 K退火时,矫顽力变化不明显;873 K退火时,矫顽力达到最小值0.27 kA/m;高于873 K退火时,矫顽力逐渐增大。     

砷注入硅快速热退火缺陷的HVEM观察

随着集成度的提高,要求芯片的线条进一步缩小,但根据按比例缩小原则,纵向尺寸也必须减小。因此VLSI要求p—n结的结深越来越浅。离子注S和快速热退火为制备这种高浓度浅p—n结提供了一种要求的手段。当然离子注入产生的辐照缺陷及其在退火过程中的行为就自然受到人们的注意。由于砷在硅中固溶度较高、扩散系数小,离子注入的平均投影射程小等一系列特点,在制备高浓度、浅N+P结方面引起了相当的重视。本文研究了砷注入硅快速热退火后缺陷的特性。即砷注入硅后经不同温度不同时间退火后的缺陷。所用的试样为6—8ΩcmP—型<100>硅片,经室温120kev砷离子注入,剂量为1×10~(16)cm~(-2),分别在900℃、1000℃、1080℃和1150℃不同时间红外退火。並利用霍尔效应和剥层技术测定载流子浓度分布,     

F~＋＋B~＋双注入浅结研究

对不同条件的Ｆ＋＋Ｂ＋双注入样品和对应能量的Ｂ＋和ＢＦ２＋注入样品，作１１００℃．１０秒的瞬时热退火，然后用扩展电阻仪测量其载流子分布和结深．结果显示，用１e１５／ｃｍ２的Ｆ＋预注入能有效地抑制低能Ｂ＋注入的沟道效应，获得陡直的浅结．对样品的结特性测试表明，Ｆ＋＋Ｂ＋双注入样品的结漏电与Ｂ＋注入样品一致，小于对应能量的ＢＦ２＋注入样品．ＲＢＳ／Ｃ分析表明，只要在材底近表面附近单晶中有高浓度的间隙原子区，就能抑制低能Ｂ＋注入的沟道效应，并非必需使衬底达到预非晶状态