半绝缘InP注硅的无包封退火

掺Fe半绝缘 InP材料室温下注入Si~+,在 650℃无包封退火15 min,辐射损伤已可消除;但是Si的充分电激活则需要较高的退火温度.无包封下即使在 750℃退火 30 min,样品表面貌相也未被破坏.用能量E=150keV注入Si~+、剂量φ为1× 10~(13)、5 × 10~(13)和1×10~(14)cm~(-2)的样品.在750℃无包封退火15min,最高载流子浓度n_s分别是8×10~(13)、3.9×10~(13)和 6.3 ×10~(13)cm~(-2),其中φ为 1×10~(13)cm~(-2)的样品,霍耳迁移率μ_n为 2100 cm~2/V·scc.     

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.     

注氮硅的光学性质

用红外吸收光谱、拉曼光谱、反射光谱、椭偏光法等研究了注氮硅的光学性质.注入条件为(1×10~(14)-1×10~(17))N·cm~(-2),70keV.研究结果表明:氮的电激活率很低,这与氮-硅原子间的络合以及残留的注入损伤有关.当注氮剂量≥1×10~(16)N·cm~(-2)时,实验结果表明,形成了无定形 Si_3N_4或硅氮络合物颗粒团.与此相联系,氮经热处理后不易产生外扩散.800℃,1小时退火,损伤也不易消除.注氮剂量约为1×10~6 N·cm~(-12)时,注入层的损伤纵向分布具有如下特征:表面层有一层很薄的紊乱区,之后有一轻损伤区,最后为饱和损伤区.在饱和损伤区与衬底之间存在较陡的边界.     

注锌硅的物理行为

对经不同方式处理的注锌硅样品(注入剂量1×10~(14)-1×10~(17)cm~(-2),注入能量170keV和180keV)的物理行为进行了研究。样品的CWCO_2激光退火和快速淬火处理是在特定的实验条件下进行。分别利用高分辨的背散射-沟道效应和全自动扩展电阻探针进行研究。结果表明,硅中锌主要占据晶格的间隙位置,并且起弱施主作用。CWCO_2激光退火期间锌扩散系数表明,它是一种间隙扩散机理。     

红外辐照退火硼离子注入硅的后热处理特性研究

本文研究了硼离子注入硅经红外辐照退火后的热处理特性.实验发现,对于20keV,3.5×10~(14)cm~(-2)~(11)B离子注入硅样品,经10秒到几十秒红外辐照后再进行不同温度的后热处理,表面薄层电阻随退火温度呈规律性变化,在1050℃附近达到最小值,此时杂质的电激活率大于100%.     

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。     

B~+和P~+离子注入在n-Si中产生缺陷能级的进一步研究

用快速的电流DLTS和最低温度达10K的低温样品架对过去报道过的n型Si中B~+,200keV,2.5 × 10~(11)cm~(-2)和P~+,240keV,4.4 × 10~(11)cm~(-2)离子注入产生的新能级重新作了测量.在注B~+样品中,发现三个新的电子陷阱E_6(0.16),E_7(0.15),E_8(0.08),其中E_7具有很大的浓度.在注P~+样品中,发现二个新的电子陷阱,其中E_7与注硼样品属于同一种中心,因此可能与硼无关.另一个E_3＂(0.09).     

高浓度注砷硅的红外瞬态辐照退火

用高温石墨作为红外辐射源,对高浓度的注砷硅进行了瞬态(13 秒)辐照,达到非常好的退火效果.对于10~(16)cm~(-2)剂量的注砷硅可达到100％的电激活,且损伤恢复比热退火(1100℃,30分)情况要好,引起的注入原子的再分布比常规的高温热退火要小得多.用本方法退火的注砷硅PN结具有良好的电特性。因此,在 VLSI工艺中它是一种很有应用前景的离子注入退火技术.     

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。     

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。     

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.     

注磷InSb的光学性质

本文用光学方法对注磷InSb进行了研究,所采用的实验技术包括:(1)光子能量低于能带间隙的光吸收;(2)电反射光谱。用于实验测量的InSb晶体用切克劳斯基方法生长,所有样品为N型,纯度较高,晶向为〈111〉。它们经过研磨、机械抛光和化学机械抛光,最后经过化学腐蚀,获得高质量的光学表面。注磷的能量为200keV,剂量为10~(12)～10~(14)cm~(-2),InSb的温度为室温。光吸收和电     

瞬态退火注砷硅亚稳态浓度的后热处理特性研究

高剂量As注入Si的样品,经红外瞬态辐照退火能获得亚稳态载流子浓度(体浓度可高达6×10~(20)cm~(-3)),明显超过800℃时热平衡条件下As在Si中的固溶度值(1.9×10~(10~(20)cm~(-3)).红外瞬态退火后再进行不同温度(室温-800℃)的后热处理,发现在处理温度390℃以上时,激活的杂质浓度随着时间加长而显著下降.本文报道上述失活现象的实验研究结果(霍耳效应测试和阳极氧化剥层技术、TEM、RBS随机谱、沟道谱和沟道产额角分布等实验结果),通过对这些实验的综合分析,讨论了激活As原子的失活机理.     

质子注入直拉硅中缺陷的研究

对比电子辐照和氦、硼离子注入,研究了质子注入n型和P型直拉硅中产生的缺陷及其退火行为.指出我们所观察到的n型样品中的电子陷阱E(0.30)是质子注入所特有的,它很可能是与氢有关的深能级.与电子辐照对比,离子注入在E(0.41)附近引入了除双空位及磷空位以外的新的缺陷.质子注入引入的氢能使n型样品中各电于陷阱的退火温度有不同程度的降低;在P型样品中,当质子注入剂量为5 × 10~(10)/cm~2与1.5 × 10~(11)/cm~2时,各空穴陷阱的退火温度降低并会聚在150℃,但当质子注入剂量大于或等于5 × 10~(11)/cm~2时,注入的氢对各空穴陷阱的退火没有明显的影响.对以上现象作了分析与讨论.     

硼离子注入硅的剖面分布

本文研究了硼离子注入硅的载流子浓度分布.实验表明,载流子浓度分布可以近似用线性扩散方程的解来描述.因此,通过结深的实验值得到了一套随注入剂量,退火温度和时间变化的扩散系数.用这套扩散系数又可以计算出能量 40-400keV,剂量5×10~(13)-1×10~(15)cm~(-2),退火温度900℃-1100℃,退火时间15分-2 小时这个范围内的载流子浓度分布.     

硅中硼离子注入层的卤钨灯辐照快速退火研究

本文研究了SiO_2掩蔽膜硼离子注入硅的卤钨灯辐照快速退火,测量了注入层表面薄层电阻与退火温度及退火时间的关系,得到了最佳的退火条件。对于采用920(?)SiO_2膜,25keV、1×10~(15)cm~(-2)的~(11)B离子注入样品,经不同时间卤钨灯辐照退火后,测量了注入层的载流子浓度分布,并与950℃、30分钟常规炉退火作了比较。结果表明,卤钨灯辐照快速退火具有电激活率高、注入杂质再分布小以及快速、实用等优点。     

电子能谱法研究GCr15钢注Ar~+及GCr15钢镀Ti、Cr后的Ar~+束混合

对GCr15钢注Ar~+(能量60keV、剂量φ为0.5、1.0、2.5×10~(17)Ar~+/cm~2三种)及GCr15钢镀Ti、Cr后的Ar~+束混合(能量60keV、剂量φ为0.5、1.0、2.0×10~(17)Ar~+/cm~2各三种)样品进行了俄歇(AES)及俄歇剖面(AES—PRO)分析。结果表明:(1)样品表面含C层随φ增加而增厚;(2)混合元素Ti、Cr成分的Auger峰一峰高与O峰一峰高之比随φ增加而增加。如混合初期Ti:O≈1:2(原子百分比),而当φ达到2.0×10~(17)Ar~+cm~2/时,Ti:0≈1:1,这种计量比的变化将导致样品表层物相和结构的变化;(3)AES—PRO分析中,未见到样品表层中Ar成分典型分布的存在。对上述观象进行了简要讨论。     

硅中注铅的连续CO_2激光退火行为

在(111)Si中以 350 keV,1×10~(15)和 5×10~(15)/cm~2注入Pb并进行连续 CO_2激光退火.用背散射RBS和透射电子显微镜TEM研究退火前后的杂质分布和辐射损伤.实验表明,上述退火处理能消除以剂量1×10~(15)/cm~2注入形成的损伤,而当剂量为5×10~(15)/cm~2时,在超过溶解度的高杂质浓度区,外延生长受到阻挡.再生长终止以后,表面形成多晶结构,杂质沿晶粒边界向外扩散.     

注氧SOI层中位错的减少

在两次热处理之间,用150keV的能量,以4×10~(17)/cm~2的剂量(低于临界值)连续注入氧并进行退火,减少了绝缘体上硅层中的位错。退火在1250℃下进行了17小时。对这种硅片上生长的薄外延层进行腐蚀,获得了小于10~3/cm~2的位错密度,而采用超过临界剂量值的一次注入,其位错密度为10~9/cm~2。既然外延层中的位错是从注入硅层中的位错上生长起来的,因此我们预计,注入硅层顶部的位错将降低 六个数量级。在透射电子显微镜的断面和平面观测中,未见到线型位错,这就增强了这种预测的可靠性。     

高纯VPE-GaAs、LPE-GaAs的电学性质

用Van der Pauw法测量高纯VPE-GaAs和LPE-GaAs样品在20—300K温度范围内的电学性质,分析了它们的电子散射机理.最纯的VPE-GaAs样品峰值迁移率高达3.76×10~5cm~2/V·s,LPE-GaAs样品的峰值迁移率为2.54×10~5Cm~3/V·s.这两个样品的总离化杂质浓度分别为 7.7 × 10~(13)cm~(-3)和 1.55 ×10~(14)cm~(-3).