注硅对SIMOX材料性能影响的研究

首先采用注硅的方法改进sIMOx（注氧隔离）SOI（绝缘体上硅）材料，对硅注入在SIMOX材料的绝缘埋层中形成的纳米硅团簇的条件和纳米团簇的结构进行了论述。并对埋层结构与抗辐射性能的机理进行了分析。最后，对利用注硅改进的SIMOX材料制备的MOSFET的辐射特性进行了报道。     

多孔硅外延层转移制备SOI材料的研究

用多孔硅外延层转移的方法成功地制备出了SOI材料，卢瑟福背散射／沟道谱（RBS／C）和扩展电阻（SPR）的结果表明获得的SOI材料上层硅具有很好的单晶质量，电阻率分布均匀，上层硅与氧化硅埋层界面陡直。对制备多孔硅的衬底材料也作了研究，结果表明P型重掺杂的硅衬底在暗场下阳极氧化后仍保持很好的单晶性能，用超高真空电子束蒸发方法能外延出质量很好的单晶硅，并且，在一定浓度的HF／H2O2溶液中具有较高的腐蚀选择率，保证了上层硅厚度的均匀性。     

硅离子注入引入纳米晶对SIMOX材料进行总剂量辐射加固

本研究工作采用硅离子注入和高温退火工艺对SIMOX材料的BOX层进行总剂量辐射加固.辐射实验结果证明了该加固方法的有效性.PL谱和HRTEM图像显示了硅离子注入及退火工艺在材料的BOX层中引入了Si纳米晶,形成电子陷阱能级,有效俘获电子,从而提高了材料BOX层的抗总剂量辐射能力.     

SOI——二十一世纪的微电子技术

与体硅材料和器件比较,ＳＯＩ具有许多独特的优越性,例如高开关速度、高密度、抗辐照、无闩销效应等,因而被称为二十一世纪的微电子技术而引起你们越来越多的关注。ＳＯＩ技术正走向商业应用阶段,特别是应用于高性能、低功耗ＣＭＯＳ电路,抗辐照器件和高温电子器件等。本文综述了ＳＯＩ材料和器件的最新进展。     

纳米技术时代的高端硅基材料-SOI,sSOI和GOI

本文综述了纳米时代的高端硅基材料-SOI,sSOI和GOI,并结合介绍了上海微系统所和上海新傲科技有限公司相关的研究工作.     

基于薄膜SOI材料的GaN外延生长应力释放机制

本文研究了SOI衬底上采用MOCVD方法生长GaN材料的应力释放机制.采用SIMOX工艺制备的具有薄膜顶层硅的SOI材料作为外延生长的衬底材料,采用MOSS在位检测系统以及拉曼测试作为GaN内部应力的表征手段.结果表明,SOI材料对硅基GaN异质外延中的晶格失配应力和热应力的释放都有显著作用.薄膜SOI材料通过顶层硅与外延层的界面滑移,将一部分晶格失配应力通过界面的滑移释放,并且通过柔性薄膜顶层硅自身的应力吸收作用,将一部分热失配应力转移到衬底,从而有效地降低了GaN外延层的张应力.     

氧化增强注氧隔离工艺制备绝缘体上的硅锗

提出一种氧化增强注氧隔离工艺,在退火前氧化得到SiO2层,再进行高温退火得到绝缘体上的硅锗材料.经X射线摇摆曲线和拉曼测试发现所制备的绝缘体上的SiGe材料锗含量没有发生损失,且应变弛豫完全.透射电镜和二次离子质谱分析结果显示样品多层结构清晰,埋氧层质量完好、平整度高、无不连续、无硅岛.研究表明,氧化增加工艺的引入是绝缘体上的硅锗材料锗质量提高的关键.     

硅含量对SiO_x薄膜光学和电学性能的影响

利用射频磁控溅射法通过调节硅(Si)靶的溅射功率制备了不同的富硅氧化硅(SiOx,1相似文献   

采用防Footing效应工艺加工的SOI微加速度计

为了解决深刻蚀绝缘体上硅(silicon on insulator,SOI)材料时存在的横向刻蚀(Footing)效应,在背腔释放SOI微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)工艺基础上,提出并实现了一种改进的利用背面保护电极抑制Footing效应的工艺方案.在SOI圆片上生长SiO2和Si3N4掩模材料并图形化后,背面腐蚀支撑层Si至掩埋层SiO2.去除掩埋层SiO2后,完成正面Al电极和背面保护Al电极的溅射.深反应离子干法刻蚀SOI圆片形成结构,再腐蚀背面Al薄膜完成结构释放.基于该工艺,对结构层厚度为80μm的采用双端固支梁的SOI微加速度计的结构进行设计与仿真、器件加工和最终的性能测试.加速度计在±1 g(g=9.8 m/s2)范围内的灵敏度和非线性度分别为106.7 mV/g和0.1%.实验结果表明,该改进工艺方案可以有效抑制Footing效应对器件结构的损伤,提高加工的可靠性.     

硅及硅基半导体材料中杂质缺陷和表面的研究

随着超大规模集成电路设计线宽向深亚微米级（<0.5μm）和亚四分之一微米级（<0.25μm）发展,对半导体硅片及其它硅基材料的质量要求越来越高,研究上述材料中各种杂质的行为,控制缺陷类型及数量,提高晶体完整性,降低表面污染和采用缺陷工程的方法改善材料质量显得尤为重要。文章阐述了深亚微米级和亚四分之一微米级集成电路用大直径硅材料中铁、铜金属和氧、氢、氮非金属杂质元素的行为,点缺陷及其衍生缺陷的本质与控制方法,硅片表面形貌、表面污染与检测方法的研究热点。同时还介绍了外延硅、锗硅及绝缘体上硅（SOI）等硅基材料的特性、制备及工艺技术发展趋势,展望了跨世纪期间硅及硅基材料产业发展的技术经济前景。     

不同能量氮氧共注入形成的多层SOI结构

将氮和氧离子在不同能量下依次注入于硅片,并经1200oC,2h高温退火后,形成具有含有中间硅层的夹心埋层SOI结构。对该样品做俄歇电子能谱(AES)、剖面透射电镜(XTEM)、二次离子质谱(SIMS)和击穿场强等测试,表明退火后形成具有Si-N-O、Si和Si2O夹心埋层的SOI结构。其击穿场强最大为5×106V/cm,与普通剂量SIMOX的相当。测试还发现氮在界面处有明显的富集效应,而且其在前界面的富集行为明显大于其在后界面的。     

Study of SHI induced recrystallization effects in SOI structures synthesized by nitrogen and oxygen ion implantation in silicon

Silicon oxynitride (Si_xO_yN_z) buried insulating layers were synthesized by implantation of nitrogen (¹⁴N⁺) and oxygen (¹⁶O⁺) ions sequentially in the ratio 1:1 at 150 keV to ion-fluences ranging from 1 × 10¹⁷ to 5 × 10¹⁷ cm⁻² to prepare silicon on insulator (SOI) structures. The as implanted samples were held at 270 °C and irradiated to total fluence of 1 × 10¹⁴ cm⁻² by 60 MeV Ni⁺⁵ to study the structural changes/recrystallization of SOI structures induced by swift heavy ion (SHI) irradiation. Fourier transform infrared (FTIR) measurements on the as implanted samples (≤1 × 10¹⁸ cm⁻²) show a single absorption band in the wavenumber range 1300-750 cm⁻¹ attributed to the formation of silicon oxynitride (Si-O-N) bonds in the implanted silicon. It is observed that a nitrogen rich silicon oxynitride structure is formed after SHI irradiation. The study of X-ray rocking curves on the samples show the formation of small silicon crystallites due to swift heavy ion irradiation.     

等离子体基离子注入法制备SOI材料

注氧隔离法（SIMOX）和体硅智能剥离法（Smart-cut）是目前制备绝缘体上的硅（SOI）材料的最重要的两种方法。而离子注入是其中最主要工艺过程。本文简述了等离子体基离子注入（PBII）在制备SOI的两种方法中应用的国内外研究现状。讨论了两种方法中需要考虑的共性问题，包括注入剂量的均匀性、等离子体中离子的选择、单一能量的获得以及避免C、N、O及金属粒子的污染等。并且针对SIMOX和smart-cut各自的工艺特点，分别讨论了不同工艺参数的选择、工艺中出现的主要问题和一些已经得到的解决办法。     

低能低剂量注水形成SOI结构材料的研究

采用无质量分析器的离子注入机，以低能量低剂量注水的方式替代常规SIMOX注氧制备SOI材料，测试结果表明，此技术成功地制备了界面陡峭，平整，表层硅单晶质量好的SOI结构材料，在剂量一定的条件下，研究不同注入能量对SOI结构形成的影响，使用剖面透射电镜技术（XTEM）和二次离子质谱技术（SIMS）等测试方法对注入样品和退火后样品进行分析，结果表明，表层硅厚度随注入能量增大不断增大；埋层二氧化硅厚度相对独立，仅在超低能（50keV)低剂量情况下厚度出现明显降低；埋层质量（包括界面平整度，硅岛密度等）与注入能量变化相关。     

Improvement of wear and hardness of steel by nitrogen implantation

This paper reports a study of the influence of atomic nitrogen implantation on the improvement of hardness and wear of AISI 8642 steel. The hardness and wear tests were carried out over the dose range 10¹⁷ -7×10¹⁷ ions/cm² and energy 200 keV. Characterization of the surface and depth profiling of the implanted samples was performed using RBS and XRD techniques. Tribological tests for measuring friction and wear were made on a pin-on-disk stand with different loads for implanted and non-implanted samples. Hardness was measured with a Vickers diamond square-faced pyramid indenter. Nitrogen implantation of steel increased the hardness by about 150% in comparison to the non-implanted samples. The influence of a ‘long-range effect’ established beyond the implanted zone during the ion implantation process on the increase of hardness was discussed. No improvement of the friction coefficient was observed in the steel samples due to nitrogen implantation. On the other hand, the wear at a dose 7×10¹⁷ ions/cm² decreased by a factor of about 20 times compared with the non-implanted steel.     

注氮、注氟SIMOX/NMOS器件辐射加固性能

本文对注N、注F的SIMOX/NMOSFET器件的抗辐射特性进行了研究,发现两者都能减少埋氧层及其界面的空穴陷阱,对辐射加固有所改善,特别是对大剂量辐射的加固更为明显.总体来说,在此能量下,离子注入剂量越大,加固越好.由于注入的剂量对片子本身的阈值电压有很大影响,所以选择对于器件初始特性影响较小的剂量及能量非常重要.     

铝型材挤压模具离子注入表面强化

铝型材热挤压模具的磨损、润滑和使用寿命短等问题直接影响着铝加工行业中铝产品的质量和厂家的经济效益。我院与广东兴发铝型材厂合作，将离子注入技术应用于铝型材生产，对铝型材挤压模具进行了表面改性处理。51只离子注入改性后的模具在线实验表明：模具总的中间使用寿命平均提高了140%，同时改善了铝型材的表面光洁度，减少了模具的拆卸、修整次数和降低了生产工人的劳动强度。     

等离子体浸没离子注入及表面强化工艺的进展

等离子体浸没离子注入 (PIII)消除了传统束线离子注入 (IBII)固有的视线限制 ,是一种更适合于处理复杂形状工件的手段 .近十年来 ,PIII及其工业应用在国内外得到了迅速发展 .然而 ,随着PIII的研究与开发的深入 ,发现仍有若干重要的物理与技术问题 ,诸如浅的注入层、离子注入不均匀性、气体 (氮 )等离子体的有限应用范围等等 ,阻碍了PIII工业应用的发展 .目前 ,这些问题已成为国内外学者关注的焦点 .我实验室近年来在注入过程鞘层动力学的计算机理论模拟、离子注入剂量不均匀性改善、圆筒内表面注入研究、新型长射程阴极弧金属等离子体源研制、气体及金属等离子体的综合性表面改性工艺研究、以及低能高温PIII新工艺研究等方面进行了研究工作 .     

低剂量SOI圆片的无损电学表征测试

通过应用一种新的模型来进行电学测试和参数提取，可以获取SIMOX（离子束注入隔离氧化层）SOI圆片的上界面和下界面的界面态参数以及埋氧层的质量参数，传统的MOS电容结构测试电学特性应用到SOI圆片是有其局限性的，在本实验中直接利用SOI圆片的SIS（Silicon-Insulator-Silicon)结构，将SOI圆片的无损电学表征方法应用到实际的表征当中去，实验采用自行制备的低剂量超薄SIMOXSOI圆片，得到比较可靠的实验结果。