形成SIMOX结构的PIII新技术的研究

本文报道了一种形成ＳＩＭＯＸ结构的等离子体浸没离子注入（ＰＩＩＩ）的新技术．与传统的离子注入相比，这种新技术具有高离子束流，大面积离子注入，极短的注入时间和低成本等优点．实验中，衬底硅片浸没在高离子密度的氧的等离子体中．在衬底所加的负高压的作用下，氧离子直接注入硅片之中．我们研究了ＰＩＩＩ的工艺条件，用ＰＩＩＩ制得了具有２０到５０ｎｍ厚的顶层硅层和２０到５０ｎｍ厚的氧化硅埋层的超薄ＳＩＭＯＸ硅片，并用ＲＢＳ、ＸＴＥＭ等技术对样品进行了测试．     

高剂量离子注入的物理效应与计算机模拟

本文报告了硅中注入大剂量Ｏ＾＋或Ｎ＾＋离子形成ＳＩＭＯＸ或ＳＩＭＭＩ的物理效应及计算机模拟结果；分析了ＳＩＭＯＸ与ＳＩＭＮＩ形成的不同机制，在注氧形成ＳＩＭＯＸ结构的计算机模拟程序的基础上发展了注氮形成ＳＩＭＮＩ结构动态模拟程序。实验与模拟结果符合很好，验证了现有的理论模型和程序所作的假设。多次注入与退火会减小ＳＩＭＯＸ上层硅厚度，而增大ＳＩＭＮＩ的上层硅厚度。低能注入可以获得良好的ＳＯＩ材料，而     

离子注入形成SIMOX与SIMNI结构的计算机模拟

本文报告了硅中注入大剂量Ｏ＋或Ｎ＋离子形成ＳＩＭＯＸ或ＳＩＭＮＩ的计算机模拟结果，分析了ＳＩＭＯＸ与ＳＩＭＮＩ形成的不同机制，在注氧形成ＳＩＭＯＸ结构的计算机模拟程序的基础上发展了注氮形成ＳＩＭＮＩ结构的动态模拟程序．实验与模拟结果符合很好，验证了现有的理论模型和程序所作的假设．多次注入与退火会减小ＳＩＭＯＸ上层硅厚度，而增大ＳＩＭＮＩ的上层硅厚度．低能注入可以获得良好的ＳＯＩ材料，而且可以降低注入剂量     

SIMOX材料制备中注入剂量优化研究

本文采用ＳＩＭＳ、ＴＥＭ、ＲＢ等测试手段，分析了注入剂量改变对ＳＩＭＯＸ（ＳｅｐａｒａｔｉｏｎｂｙＩＭｐｌａｎｔｅｄＯＸｙｇｅｎ）材料顶层硅和埋氧化层微结构的影响，研究结果表明，注入剂量低至０．６ｘ１０１８Ｏ＋／ｃｍ２时，经过１３００℃，６小时的高温退火过程，能形成界面清晰的三层结构，得到高结晶度的表面硅层，埋氧化层中存在尺寸较大的硅岛；标准注入剂量（１．８ｘ１０１８Ｏ＋／ｃｍ２）形成的ＳＩＭＯＸ材料表层硅出现明显的缺陷，分析结果表明，注入过程中表面存在的缺陷经高温退火后仍有部分残留，成为最终材料表面缺陷的原因之一；形成低表面缺陷和高绝缘性能埋氧化层的优化注入剂量在注入能形成连续氧化物的临界注入剂量左右。     

注氟SIMOX隐埋SiO_2的辐照感生电荷分布特性

对常规工艺制备的ＳＩＭＯＸ（ＳｅｐａｒａｔｉｏｎｂｙＩＭｐｌａｎｔａｔｉｏｎｏｆＯＸｙｇｅｎ）材料，注入不同剂量的Ｆ＋并退火，其电容经（６０）Ｃｏγ射线电离辐照后平带电压漂移较小，通过同理论值相比较，说明Ｆ＋的注入减少了ＳＩＭＯＸ隐埋ＳｉＯ２层（ＢＯＸ：ＢｕｒｉｅｄＯＸｉｄｅ）的空穴陷阱浓度，增强了ＳＩＭＯＸ的抗电离辐照能力．     

N沟MOSFET／SIMOX的γ射线辐照特性

对用多次注入与退火技术制成的ＳＩＭＯＸ材料制备的Ｎ沟ＭＯＳＦＥＴ进行了＾６０Ｃｏγ射线累积剂量辐照试验，并同通常的体硅ＮＭＯＳ的辐照效应作了比较，分析了引起阈值电压漂移的两个因素：氧化层电荷和界面态电荷，提出了提高ＮＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ抗辐照性能的几点措施。     

大剂量氧注入硅中的再分布理论及其快速计算

在大剂量氧注入硅形成ＳＩＭＯＸ（ＳｅｐａｒａｔｉｏｎｂｙＩＭｐｌａｎｔｅｄＯＸｙｇｅｎ）的物理过程分析基础上，根据单原子衬底注入过程中溅射产额与核阻止本领的本质联系，首次得到Ｏ＋对硅表面溅射产额与注入能量的简洁关系式，同时提出埋ＳｉＯ２中的氧将主要向上界面扩散，排除了以前的作者在研究ＳＩＭＯＸ材料各层厚度时采用拟合参数引起的计算不确定性．在考虑了主要的大剂量注入效应，如体积膨胀、表面溅射、氧在ＳｉＯ２内的快速扩散等，得到氧在硅中的深度分布，经过超高温退火，认为氧硅发生完全的化学分凝，据此设计出快速计算大剂     

LC—13型强流氧离子注入机

强流氧离子注入机是用于研制开发ＳＩＭＯＸ材料所需的关键设备。该项目的研制具有一定的难度，在国内尚属首例。本文描述了ＬＣ－１３型强流氧离子注入机主要性能指标及技术难点。     

SOI／SIMOX材料导电类型反型的研究

采用大剂量氧离子注入（１７０ｋｅＶ，１．８×１０１８＋／ｃｍ２）ｐ型单晶硅，高温退火（１３００℃，６ｈ）后形成ＳＯＩ－ＳＩＭＯＸ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ－ＳｅｐａｒａｔｉｏｎｂｙＩｍｐｌａｎｔａｔｌｏｎｏｆＯｘｙｇｅｎ）样品。俄歇电子能谱仪和扩展电阻仪测试表明，该样品表层硅膜的导电类型由ｐ型反型为ｎ型。ＳＩＭＯＸ样品的反型是硅中的氧施主所致，由近自由电子的类氦模型计算，ＳＩＭＯＸ样品中氧施主的电离能为０．１５ｅＶ，与早期文献报导的实验值一致。     

注入条件对SIMOX材料的影响

利用ＲＢＳ和ＴＥＭ技术分析研究了不同注入剂量、注入方式（单重注入，多重注入）对ＳＩＭＯＸ材料各层结构的影响，特别着重研究了Ｓｉ／ＳｉＯ２界面过渡区受注入条件的影响。结果表明，在注入剂量相同的情况下，多重注入不仅能改善顶层单晶、ＳｉＯ２绝缘层的质量，而且能显著减小Ｓｉ／ＳｉＯ２界面过渡区宽度。     

离子束合成SOI多层结构的研究

本文报道了借助高剂量离子注入、高温退火等技术获得不同类型SOI(Silicon on Insulator)材料的形成过程及其多层结构。以离子背散射和沟道技术、Auger能谱、透射电子显微镜、扩展电阻测试以及红外透射和反射等分析方法对这些SOI结构进行表征。比较了注O~+和注N~+两种SOI材料的优缺点。研究表明,高质量的SOI材料能够通过离子束合成技术获得。     

注氮工艺对SOI材料抗辐照性能的影响

分别采用一步和分步注入的工艺制备了氧氮共注形成SOI(SIMON)材料，并对退火后的材料进行了二次离子质谱（SIMS）分析，结果发现退火之后氮原子大多数聚集在SiO2/Si界面处．为了分析材料的抗辐照加固效果，分别在不同方法制作的SIMON材料上制作了nMOS场效应晶体管，并测试了晶体管辐射前后的转移特性．实验结果表明，注氮工艺对SOI材料的抗辐照性能有显著的影响．     

SIMOX技术的研究进展

注氧隔离的ＳＩＭＯＸ技术是获得ＳＯＩ材料的最先进的技术，本文讨论了ＳＩＭＯＸ技术的研究进展，比较了ＳＩＭＯＸ和ＳＩＭＮＩ两种材料的优缺点。     

Radiation hardness improvement of separation-by-implantation-of-oxygen/silicon-on-insulator material by nitrogen ion implantation

In our work, nitrogen ions were implanted into separation-by-implantation-of-oxygen (SIMOX) wafers to improve the radiation hardness of the SIMOX material. The experiments of secondary ion mass spectroscopy (SIMS) analysis showed that some nitrogen ions were distributed in the buried oxide layers and some others were collected at the Si/SiO₂ interface after annealing. The results of electron paramagnetic resonance (EPR) suggested the density of the defects in the nitrided samples changed with different nitrogen ion implantation energies. Semiconductor-insulator-semiconductor (SIS) capacitors were made on the materials, and capacitance-voltage (C-V) measurements were carried out to confirm the results. The super total dose radiation tolerance of the materials was verified by the small increase of the drain leakage current of the metal-oxide-semiconductor field effect transistor with n-channel (NMOSFETs) fabricated on the materials before and after total dose irradiation. The optimum implantation energy was also determined.     

应用ICP-AES表征高剂量氧注入过程中的金属污染

研究了采用感应耦合等离子体原子发射光谱技术表征高剂量氧注入单晶硅制备SIMOX SOI材料过程中金属杂质污染的有效性.同时研究了采用强酸清洗、加SiO2 膜覆盖等方法对降低污染程度的效果.利用ICP技术可以对大面积或整个硅片进行采样,检测结果是一种整体的平均效果.采用强流氧注入机进行高剂量氧注入,发现金属杂质污染元素主要是Al、Ar、Fe、Ni;注入后强酸清洗样品可有效降低Al污染;6 0nm厚的二氧化硅注入保护膜可阻挡一半的上述金属污染.     

硅离子注入对全耗尽SIMOX材料总剂量效应的影响

Total dose hardened fully-depleted SOI materials are fabricated on separation by implanted oxygen （SIMOX） materials by silicon ion implantation and annealing. The ID-VG characteristics of pseudo-MOS transistors pre- and post-irradiation are tested with ^60Co gamma rays. The chemical bonds and the structure of Si in the buried oxide are also studied by X-ray photoelectron spectroscopy and cross-sectional high-resolution transmission electron microscopy, respectively. The results show that Si nanocrystals in the buried oxide produced by ion implantation are efficient deep electron traps, which can significantly compensate positive charge buildup during irradiation. Si implantation can enhance the total-dose radiation tolerance of the fully-depleted SOI materials.     

一台新型的宽束离子束混合装置

本文描述了材料表面改性或优化的新型宽束离子束混合装置。系统含有引出离子不同能量范围的三种离子源。可用于单离子注入,离子束混合,单离子或反应离子束溅射淀积以及离子束增强淀积。它装备有大的水冷却台,可进行各种复杂的运动,以满足处理各种复杂形状的大的工件的需要。本文还对该机的两种使用实例做了介绍。     

离子注入的特殊应用

描述了离子注入的几个特殊应用,其中包括离子束退火效应,增加肖特基势垒高度,注入吸杂效应,合成 SiO_2膜及离子注入材料改性等。     

Modification of the Properties of CuxS Thin Films by Low Energy Ion Beam Implantation

Cu x S thin films are implanted by low energy N + ion beam. The influences of the energy and dose of N + ion implantation on Cu x S films are investigated. The results show that the ratio of copper to sulfur is increased to some extent, the constituents of the film are turned to rich copper phase from rich sulfurous phase after ion beam irradiation. X-ray diffraction spectrum and optical transmission spectra of sample have confirmed the results.     

LC—2A型离子注入设备的某些改进

本文叙述了弗里曼(Freeman)离子源体联接在LC-2A型中能离子注入机上的应用;表明了弗里曼离子源体与LC-2A型中能离子注入机光路系统相吻合后,可以茯得较大束流;这样,满足了我所半导体集成电路研制工艺中高剂量离子注入掺杂要求;文章还讨论了LC-2A型离子注入机束流增大后引起的诸如离子流的污染、磁分析器扁管防“穿通”、以及样品热聚积效应问题。