硅晶圆中注入10 MeV磷的连续激光退火激活

随着半导体集成电路芯片的尺寸越来越小、结构越来越复杂,芯片制造过程中的退火工艺技术也在不断进步。激光退火以其在芯片制造过程中热预算控制的优势,在芯片制造退火工艺中的重要性正在显现。而准分子激光的特点是波长短、峰值功率高、作用于大多数物质表面时能量迅速被物质表面吸收。准分子激光退火可以实现对材料表面温度梯度的控制,是半导体集成电路制造中热处理工艺的重要选择。对半导体集成电路制造过程中准分子激光退火研究进展进行了综述。概述了集成电路制造中退火工艺热预算控制与激光退火的理论模拟研究结果;着重介绍了准分子激光退火在离子掺杂控制、超浅节形成、沟道外延等材料处理中的研究进展,以及在金属层制备和3D器件中的应用。研究表明,准分子激光退火工艺有望为三维半导体集成电路制造提供新的解决方案。     

激光退火硅晶圆温度场分布的数值模拟研究

目前,激光退火技术被广泛应用于半导体加工领域,但对如何选择激光条件进行相应的退火并没有系统清晰的准则可以参考,尤其是在硅的深注入杂质激活方面。本文通过对激光照射在硅晶圆上形成的温度场分布进行数值模拟研究,分析了激光波长和脉冲宽度对加热深度以及晶圆背面温度的影响。结果表明,延长激光波长或脉冲宽度,都有助于增加激光退火的加热深度。而对于特定的激活深度需求,存在着最优的激光波长和脉冲宽度组合,可以使退火所需要的激光脉冲能量最低,硅晶圆背面的温升最小。本文通过模拟仿真给出了激活深度在1～10μm范围内的最优波长和脉宽值,可为实现高效的深硅注入激光激活工艺提供重要的条件参考。     

两步快退火改善InP（Fe）中MeV硅注入层的品质

２ＭｅＶ、（１～２）×１０１４ｃｍ－２硅离子注入ＳＩ－ＩｎＰ（Ｆｅ）造成负的（－３．４×１０－４～－２．９×１０－４）晶格应变，光快速退火的激活能为０．２６ｅＶ。８８０℃／１０ｓ退火可得到１００％的施主激活。间断两步退火（３７５℃／３０ｓ＋８８０℃／１０ｓ）使注入层单晶恢复完全，较大程度（２０％～３５％）地改善了载流子的迁移率。四能量叠加注入已能在０．５～３．０μｍ的深度区域形成满足某些器件要求的低电阻（７．５Ω）高浓度［（２～３）×１０１８ｃｍ－３］的ｎ型导电层。     

10～20MeV中子引起单粒子翻转的微分析

我们用Monte Carlo方法模拟了10～20MeV中子引起的单粒子翻转。计算了引起电离能量沉积的五种概率。对于一个临界电荷分别为0．05、0．10和0．15pC的16K静态RAM存储器硅片,我们计算了引起单粒子翻转的入射中子平均注量及由(n,α)反应引起的单粒子翻转的概率。给出了三次接近入射中子平均注量的中子引起的单粒子翻转中,在灵敏单元内与电离能量沉积相关的一系列物理量的计算结果。这些结果能够为10～20MeV中子引起的单粒子翻转提供统计的和微观描述的信息。     

硅中磷的基态分裂的PTIS谱研究

本文报道掺磷浓度为10~(13)cm~(-3)的N型Si中磷杂质基态分裂的PTIS光谱实验结果,精确测定了P的基态分裂值为6△_c=12.95meV;通过计算P的基态布居数随温度的变化,得到了不同基态跃迁谱线相对强度与温度的关系,结果与实验吻合.     

硅中磷杂质的SIMS定量检测

利用SIMS(二次离子质谱仪)测试了国产重掺砷硅单晶中的痕量杂质磷,通过样品前期处理和精密的仪器调试,使检测时间缩短,并使硅中磷的检测限达到5×10¹³ cm^-3。实验结果表明,样品的前期处理工艺会对检测结果产生影响。不同处理工艺得到的样品,在表面粗糙度方面产生区别。不同的表面粗糙度,影响到样品的测试时间和测试精度。同时,通过仪器调试,仪器的真空度达到1×10^-10 torr,使测试背底和检测限降低。     

激光退火工艺中表面图形/颗粒诱生的波纹研究

研究了激光退火工艺中由于硅片表面图形/颗粒诱生的波纹结构和形成波纹的临界能量,分析了波纹产生的机理,并提出了预防措施。使用原子力显微镜(AFM)观察波纹的形貌,通过俄歇电子能谱(AES)对形成波纹的纳米颗粒进行了分析,结果表明,在硅片表面颗粒周围形成水波状波纹,在氧化层图形边界随着氧化层窗口尺寸由小到大出现从水波状波纹到辐射状波纹的转变。波纹的形成是表面应力、表面散射波和边界效应综合作用的结果。表面图形/颗粒所诱生的源漏区表面波纹会引起器件性能的下降以及晶圆成品率的降低。激光退火前的晶圆制造工艺中应减少表面的颗粒或缺陷的产生,激光退火工艺中尽可能提高表面的光学一致性,避免将SiO2作为硬掩膜。     

磷注入4H-SiC（0001）的欧姆接触特性

摘要: 研究了不同剂量的磷注入4H–SiC层经高温退火处理后的电学特性。通过在1650 ?C 退火30分钟激活了注入的磷离子。TLM及Hall法测试的结果表明,尽管随着磷注入浓度的增加而产生的位错环使得Ni/SiC界面处势垒增高,仍形成了良好的镍欧姆接触,表面接触电阻率为1.30?10-6Ω.cm2。磷注入层电阻率随着磷掺杂浓度的升高而减小。通过对不同注入剂量下电子浓度随温度的变化曲线进行测试,结果表明在200–500K的温度范围内,磷注入层的电子浓度与温度基本无关。     

磷砷注入对沟槽MOSFET静态参数的影响北大核心

为了降低沟槽MOSFET器件导通电阻，提出了在传统沟槽MOSFET器件体区注入N型杂质的方案，优化了体区杂质浓度分布，从而降低导通电阻。经仿真验证，选择N+源区注入后注入砷，在能量为300 keV,剂量为7×1012cm-2条件下，特征导通电阻能降低13%,阈值电压降低21.8%;选择接触孔刻蚀后注入磷，在能量为100 keV,剂量为4×1012cm-2条件下，特征导通电阻降低4.3%,阈值电压几乎不变。     

硅中注入氢后形成的稳定性缺陷

本文对硅中注入质子(氢离子)所形成的缺陷进行了研究,发现注入氢的硅先经600℃处理较长时间后,再经高温处理可形成热稳定性很大的缺陷,而同样条件的样品直接经高温处理后,则看不到形成的稳定性缺陷,这说明600℃的长时间退火对形成的稳定性缺陷起着关键的作用.     

激光诱导放电毛化技术中放电坑的表面形貌研究

利用高重频YAG激光作用在固体表面所产生的等离子体使工件和电极之间在电压远低于击穿阈值的条件下产生放电。实验结果显示 ,放电坑基本上呈火山坑形 ,既有单坑结构 ,也有多坑结构 ,其形貌受到放电波形、电源极性、放电介质等因素的影响。放电坑表面形貌的规律是 :①除了涂油时的阳极放电坑是单坑结构以外 ,其他条件下的放电坑都是复合多坑结构 ;②单坑结构呈火山坑形 ,坑底为圆弧形 ,熔凝物堆积在坑的边缘 ,多坑结构则是一个大的放电坑中有多个凸起尖峰     

粉末分布对激光近净成形Al_2O_3陶瓷薄壁件表面形貌的影响

采用同轴送粉激光近净成形系统,研究同轴送粉粉末分布特征,开展氧化铝(Al2O3)陶瓷薄壁件成形实验,结合粉末分布密度函数分析光斑直径和激光功率对激光近净成形Al2O3陶瓷薄壁件表面形貌的影响。结果表明,同轴送粉粉末成双重高斯分布,激光光斑大小影响光束直接辐照粉末量,进而影响薄壁件表面形貌,光斑大小与光束直接辐照粉末量成高斯积分函数;增大激光功率可减弱高斯分布粉末对激光能量分布的影响,有利于获得较好的表面形貌,但激光功率过大会导致薄壁件表面形貌变差;采用合理的工艺参数成形的Al2O3陶瓷件相对密度可达99.72%。     

退火态Cu膜表面形貌的分形特征

用磁控溅射工艺在Si基片上沉积500nm厚Cu膜,并在不同温度下进行快速退火处理。用扫描电镜（SEM）与原子力显微镜（AFM）观察薄膜表面形貌,并根据分形理论予以定量表征。结果表明：当退火温度T在小于673K范围内增加时,分形维数Dr逐渐减小;而当T增加至773K时,Dr异常增加。本文根据表面扩散、晶粒长大、缺陷形成等机制对其进行了分析。     

实用化10W溴化亚铜激光器

设计了一种新颖的金属筒式加热器，使气体激光放电管轴向温度分布均匀。实现了缓冲气体流动的溴化亚铜激光器功率增长２倍，效率达到１％，在激光输出平均功率９Ｗ水平上持续稳定运转，最大平均功率为１０．６Ｗ。     

Effect of annealing process on the surface roughness in multiple Al implanted 4H-SiC

A P-layer can be formed on a SiC wafer surface by using multiple Al ion implantations and post-implantation annealing in a low pressure CVD reactor.The Al depth profile was almost box shaped with a height of 1×10¹⁹cm^-3 and a depth of 550 nm.Three different annealing processes were developed to protect the wafer surface.Variations in RMS roughness have been measured and compared with each other.The implanted SiC, annealed with a carbon cap,maintains a high-quality surface with an RMS roughness as low as 3.8 nm.Macrosteps and terraces were found in the SiC surface,which annealed by the other two processes（protect in Ar/protect with SiC capped wafer in Ar）.The RMS roughness is 12.2 nm and 6.6 nm,respectively.     

镨掺杂分布对1.3μm光纤放大器特性影响

对掺氟化镨玻璃光纤放大器的小信号增益，用广义的高斯近似公式可获得精确的分析表达。文中研究了限制光纤芯层中央部分的镨掺杂对光纤放大器特性的影响，结果发现限制镨掺杂分布能改进光纤放大器的工作效率，且截止波长比芯层全部均匀掺镨的光纤更长。     

钨丝掩模二次倾斜离子注入850 nm室温连续垂直腔面发射激光器

采用钨丝做掩模，进行倾斜的离子注入优化电流限制区，制作出室温连续的垂直腔面发射激光器件。该器件的最低阈值电流为1．4mA，串联电阻约207Ω，输出光功率超过1mW。     

退火温度对纳米TiO2薄膜微结构的影响

利用XRD、IR、UV-VIS、AFM、XPS等手段,研究了退火温度对溶胶–凝胶法制备的纳米TiO2薄膜微结构和表面形貌的影响。450~600℃退火处理的薄膜呈锐钛矿和金红石型混晶结构,700℃退火后为纯金红石相;水峰的吸收峰消失在300~500℃之间,至500℃有机基团完全消失,薄膜表面主要有C,Ti,O三种元素;改变退火温度,可以使薄膜的禁带宽度在3.26~3.58eV之间变化,可以在一定范围内,获得不同折射率的TiO2纳米薄膜;薄膜的表面粗糙度(RMS)为2~3nm。     

二极管泵浦板条激光介质的二维温度和应力分布

用有限差分法对各种边界条件下二极管侧泵浦板条介质通光截面上的温度和应力二维分布作了数值计算。并对此作了分析,由此提出了适用于不同泵浦水平二极管泵浦板条激光器的冷却方案。