氧离子和氮离子共注人硅形成绝缘埋层的微观结构及其光学性质

本文利用俄歇能谱和红外吸收谱研究了硅中O+(200keV,1.81018/cm2)和N+(180keV,41017/cm2)共注入、并经1200℃、2h退火后所形成的绝缘埋层的微观结构及其光学性质。结果表明:O+和N+共注入所形成的绝缘埋层是由SiO2相和不饱和氧化硅态组成;在氧化硅埋层的两侧形成氮氧化硅薄层;表面硅-埋层的界面和埋层-体硅的界面的化学结构无明显差异。通过对波数范围在5000--1700cm-1的红外反射谱的计算机模拟,得到了该绝缘埋层的折射率、厚度等有关的参数值,这些结果与离子背散射谱的分析结果相一致。本文还讨论了绝缘埋层的形成特征。     

离子注入SOI材料的红外吸收谱分析

用傅里叶红外吸收谱对不同热处理条件下的SOI样品进行了系统的分析,结果表明:对于190keV,1.8×10~(18)/cm~2N~+注入的样品,在低于1100℃的温度下退火可保持氮化硅埋层的无定形态,而～1200℃热退火则导致氮化硅埋层的结晶成核现象。对于200keV,1.8×10~(18)/cm~2O~+注入的样品,氧化硅埋层的形成是连续渐变的,注入的氧化硅埋层向常规的热氧化非晶态SiO_2转变的激活能为0.13eV。     

氮离子注入形成SOI结构的外延研究

用大束流(50μA/cm~2)、高剂量(1.8×10~(18)/cm~2)的190keV N~+注入Si〈100〉中,然后在SiO_2覆盖保护下于1220℃退火二小时形成SOI结构.为了增加SOI材料上层单晶Si的厚度以应用于器件制作,将退火得到的SOI样品经化学处理后作外延生长.外延后获得的SOI材料,上层单晶Si厚度为0.8-1.0μm;Si_3N_4埋层的厚度为2800A;上、下Si-Si_3N_4界面陡峭.测试分析结果表明,利用N~+注入与气相外延生长能获得质量好的SOI材料.     

离子注入形成SOI材料的XTEM分析

近几年来,SOI(silicon on Insulator)材料因用于制备抗辐照、高速CMOS电路及三维集成电路等受到人们越来越多的关注。在各种SOI技术中,离子注入形成SOI材料有其独到的优点,制备工艺简单方便,可获得高质量的表层单晶硅。本文以XTEM研究大束流,高剂量的氮离子或氧离子注入单晶硅形成的SOI材料,用于确定表面层硅的辐照损伤和氮化硅或氧化硅埋层剖面的显微结构。注N~+SOI试样的制备,采用Φ50毫米的硅晶片(n型、3～6Ωcm,<110>)注入能量为190kev,剂量为1.8×10_1~(18)N~+/厘米~2,N~+束流密度为50微安/厘米~2.注入后试样表面利用CVD方法淀积350纳米     

离子注入硅形成绝缘埋层的红外反射谱分析

高剂量、大束流的O~+或N~+注入硅中经高温退火后能形成质量很好的SOI(Silicon onInsulater)材料。在波数范围为5000—1500cm~(-1)的红外波段内,硅及SiO_2或Si_3N_4绝缘埋层对红外光均无吸收。采用计算机模拟不同处理条件下的样品在该波段范围的红外反射谱,得到了样品的折射率随深度的变化关系,所得结果与透射电子显微镜、离子背散射等方法所得的分析结果符合得很好。     

为SIMOX SOI结构的硅膜和二氧化硅埋层厚度模型

本文提出了一个为SIMOX SOI结构的硅膜和二氧化硅埋层厚度解析模型,适用于0.7—2.0 ×10~(18)cm~(-2)剂量范围和50—300keV能量范围,模型与实验测量在大剂量和低能量情况下仍附合较好。本模型对SIMOX工艺优化设计和发展VLSI TCAD具有参考价值,同时给出了在常规氧注入能量(如150keV)下用增大剂量方法制备TF SOI结构的理论依据。     

氧离子注入硅SOI结构的椭偏谱研究

本文利用椭偏光谱法测量了能量为200keV、剂量为2×10~(18)cm~(-2)的~(16)O~+注入Si以及退火样品.应用多层介质膜模型和有效介质近似,分析了这些样品的SIMOX结构的各层厚度以及各层中的主要组份.提出了从椭偏谱粗略估算表层Si及埋层SiO_2厚度的简单方法.研究结果表明,这种条件下的O~+注入Si可以形成SIMOX结构,经高温退火后,表层Si是较完整的单晶层,埋层SiO_2基本没有Si聚积物.椭偏谱的结果与背散射、扩展电阻测量和红外吸收光谱等结果作了比较.     

高浓度注砷和注锑硅的连续氩离子激光退火研究

对高浓度注砷硅(双能量注入150 keV、1.05 × 10~(14)cm~(-2)和 60 keV、3.5×10~(15)cm~(-2)的连续Ar~+激光退火进行了研究.实验发现只有在合适的样品预热温度和激光功率的条件下才能获得最高的电激活率.过高的预热温度,因亚稳态载流子浓度弛豫现象而使电激活率降低;但过低的预热温度,因需要更大的激光功率而使硅表面产生严重损伤,甚至产生微细裂纹.这种现象在高浓度注锑硅(150keV、10~(16)cm~(-2))样品中同样存在.     

C+注入Si形成SiC/Si异质结构的椭偏光谱

用椭偏光谱法测量了(35keV,1.0×10118cm-2)和(65keV,1. 0×1018cm-2)C+注入Si形成的SiC/Si异质结构.应用多层介质膜模型和有效介质近似,分析了这些样品的SiC/Si异质结构的各层厚度及主要成份.研究结果表明:注35keV C+的样品在经1200 C、2h退火后形成的SiC/Si异质结构,其β-SiC埋层上存在一粗糙表面层,粗糙表面层主要由β-SiC、非晶Si和SiO2组成,而且β-SiC埋层与体硅界面不同于粗糙表面层与β-SiC埋层界面;注65keV C+的样品在经1250 C、10h退火后形成的SiC/Si异质结构,其表层Si是较完整的单晶Si,埋层B-SiC分成三层微结构,表层Si与β-SiC埋层界面和β-SiC埋层与体硅界面亦不相同.这些结果与X射线光电子谱(XPS)和横截面透射电子显微镜(TEM)的分析结果一致.     

注氧绝缘体上硅结构CMOS器件特性

本文研究了在不同氧剂量下,由氧注入绝缘体上在(SOI)衬底制得的CMOS器件的特性。结果表明,当氧剂量由2.25×10~(18)cm~(-2)减少到1.4 ×10~(18)cm~(-2)时,晶体管结泄漏电流改善了几个数量级。浮体效应(即在较低的栅电压下晶体管的导通状态,当漏极电压增大时,亚阈值斜率也大为改善)由于泄漏电流和氧剂量的减少而得到增强。采用1.4×10~(18)cm~(-2)氧剂量注入,并在1150℃退火的SOI衬底,其背沟迁移率比无沉淀物硅薄膜的迁移率降低了几个量级。这些器件特性与硅-氧化物埋层界面的微结构相关,这种微结构受氧注入及氧注入后退火的控制。     

OPTICAL EFFECTS AND MICROSTRUCTURE OF BURIED INSULATOR LAYER FORMED BY O~+ AND N~+ CO-IMPLANTATION

The microstructure and optical properties of a buried layer formed by O~+(200keV,1.8×10~(18)/cm~2)and N~+(180 keV,4×10~(17)/cm~2)co-implantation and annealed at 1200℃for 2 h have been investigated by Auger electron,IR absorption and reflection spectroscopicmeasurements.The results show that the buried layer consists of silicon dioxide and SiO_x(x< 2)and the nitrogen segregates to the wings of the buried layer where it forms an oxynitride.Bydetail theoretical analysis and computer simulation of the IR reflection interference spectrum,therefractive index profiles of the buried layer were obtained.     

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     

OPTICAL EFFECTS AND MICROSTRUCTURE OF BURIED INSULATOR LAYER FORMED BY O+ AND N+ CO-IMPLANTATION

 The microstructure and optical properties of a buried layer formed by O~+(200 keV,1.8×10~(18)/cm~2)and N~+(180 keV,4×10~(17)/cm~2)co-implantation and annealed at 1200℃ for 2 h have been investigated by Auger electron,IR absorption and reflection spectroscopic measurements.The results show that the buried layer consists of silicon dioxide and SiO_x(x< 2) and the nitrogen segregates to the wings of the buried layer where it forms an oxynitride.By detail theoretical analysis and computer simulation of the IR reflection interference spectrum,the refractive index profiles of the buried layer were obtained.     

注F~+加固CMOS/SOI材料的抗辐射研究

向SIMOX材料的SiO2埋层或Si/SiO2界面注入170 keV F+,进而制成CMOS/SOI材料,采用60Co g 辐射器辐照并测量材料的I-V特性。结果表明:向CMOS/SOI材料埋层注入F+离子,能提高CMOS/SOI材料的抗电离辐照性能。而且,注入F+的剂量为11015cm2时,材料的抗辐照能力较强。这对制作应用于电离辐射环境的COMS/SOI器件极其有益。     

Si,As双注入GaAs的RTA研究

本文研究了Si注入GaAs的快速退火(RTA)特性。得出930—950℃退火5s为最佳退火条件。测量结果表明,当注入剂量大于10~(13)cm~(-2)时,电子浓度呈饱和现象。为提高电子浓度本文提出Si,As双注入GaAs的方法,研究了(60—80)keV,(5—10)×10~(14)Si/cm~2+(150—180)keV,(5—30)×10~(14)As/cm~2注入并经RTA后的电特性。结果表明,双注入后样品中电子浓度有明显提高,对80keV,10~(15)Si/cm~2+150keV,3×10~(15)As/cm~2来说,电子浓度大于10~(19)cm~(-3)。TEM观察表明,双注入样品的剩余缺陷密度大大低于单注入的情况。本文并对双注入补偿机理进行了讨论。     

采用P^＋共同注入改进SI—GaAs Si^＋注入层的电特性

在SI—GaAs Si~+注入层中共同注入P~+可以改进注入层的电特性。P~+的共同注入提高了注入层的激活率和平均霍耳迁移率。对于Si~+注入的剂量和能量分别为4×10~(12)cm~(-2)/30keV+5×10~(12)cm~(-2)/130keV的样品,得到了激活率为75～85％,平均霍耳迁移率为4600～4700cm~2/Vs的结果。另一方面,P~+注入改进了有源层与衬底的界面特性。肖特基势垒技术测量表明,P~+共同注入的样品表现出更好的迁移率分布。深能级瞬态谱(DLTS)测量表明,P~+共同注入降低了激活层中的深能级密度。     

12GHz 100—200mW质子注入隔离GaAs MESFET

<正>南京固体器件研究所已于1982年12月研制成功12GHz、100-200mW GaAs MESFET。该器件首次采用了质子注入隔离有源区的准平面结构,并在浓度为1～2×10~(17)cm~(-3)的N型有源层上用硅离子注入制备1×10~(18)cm~(-3)的N~+接触层,有效地减小了寄生栅压块电容和源串联     

半绝缘InP中Si~++P~+双注入的电学特性

研究了在200℃热靶条件下经Si~+单注入和S~++P~+双注入的半绝缘InP常规热退火和快速热退火后的电学特性。热退火后,双注入样品中的电学性能优于单注入样品。采用快速热退火后,双注入的效果更加显著。Si~+150keV,5×10~(14)cm~(-2)+P~+160keV,5×10~(14)cm~(-2)双注入样品经850℃、5秒快速效退火后,最高载流子浓度达2.6×10~(19)cm~(-3),平均迁移率为890cm~2/V·s。     

BF_2~+注入硅分子效应的椭偏谱多层分析

把离子注入层设想成由50多层的微分薄层构成,用以研究BF_2~+的分子效应。我们在1.6—5.0eV光子能量范围内,测量了不同剂量也(3×10~(13)-5×10~(15)ion/cm~2),147keV BF_2~+分子离子77K注入硅以及相应的B~+、F~+注入硅样品的椭偏谱。由实验测得的离子注入样品的椭偏光谱、多层薄膜光学模型、有效介质近似理论(EMA)和计算软件,可分析离子注入硅的损伤分布、表面自然氧化物的非均匀性和界面组份。其分析结果与背散射沟道技术和透射电子显微镜的测定结果相一致。研究中发现,低温BF~2~+注入的损伤层和非晶层都首先在样品表面形成,与B~+、F~+注入损伤相比,BF_2~+注入存在显著的分子效应。     

C~+注入Si形成SiC/Si异质结构的椭偏光谱

用椭偏光谱法测量了 ( 35ke V,1 .0× 1 0 18cm- 2 )和 ( 65ke V,1 .0× 1 0 18cm- 2 ) C+ 注入 Si形成的 Si C/Si异质结构 .应用多层介质膜模型和有效介质近似 ,分析了这些样品的 Si C/Si异质结构的各层厚度及主要成份 .研究结果表明 :注 35ke V C+ 的样品在经 1 2 0 0℃、2 h退火后形成的 Si C/Si异质结构 ,其β- Si C埋层上存在一粗糙表面层 ,粗糙表面层主要由β- Si C、非晶 Si和 Si O2 组成 ,而且 β- Si C埋层与体硅界面不同于粗糙表面层与 β- Si C埋层界面 ;注 65ke V C+的样品在经1 2 50℃、1 0 h退火后形成的 Si C/Si异质结构 ,其表层 Si是较