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。     

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.     

用光声谱法研究硅单晶中~(31)P~+离子注入

本文报道用光声谱法在近红外波段研究硅单晶中~(31)P~+离子注入效应,得到了注入剂量为10~(12)cm~(-2)-10~(15)cm~(-2)范围内的光声信号幅值随注入剂量变化的关系.对于先经退火后进行离子注入的样品,其剂量低到 5×10~(11)cm~(-2)的离子注入效应也能被检测到.在1×10~(12)-5 × 10~(13)cm~(-2)低剂量范围内,光声信号明显地随注入剂量而增加.因此,光声谱法是研究离子注入造成的晶格损伤的有效手段,有希望发展成为硅中离子注入剂量的无接触、快速、非破坏性的测量方法.     

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.     

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.     

用化学汽相淀积钨和石墨快速退火降低接触电阻率

本文报道了用选择性低压化学汽相淀积钨和石墨快速退火降低金属与扩散形成的n~+、p~+浅结的接触电阻率.发现硼扩散或磷扩散浓度以及退火温度对接触电阻率都有影响,钨硅之间无明显的相互扩散.采用这种技术,钨与n~+、p~+硅的接触电阻率分别低达(1.5～4)×10~(-7)和(1～3)×10~(-7)Ω·cm~2.但与掺杂浓度较低的掺硼硅的接触电阻率较大.     

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.     

氧离子和氮离子共注入硅形成SOI结构的俄歇能谱研究

本文中研究了O~+(200keV,1.8 ×10~(18)cm~(-2))和 N~+(180keV,4 ×10~(17)cm~(-2))共注入Si形成 SOI(Silicon on Insulator)结构的界面及埋层的微观结构.俄歇能谱(AES)和光电子能谱(XPS)的测量和研究结果表明:O~+和N~+共注入的SOI结构在经1200℃,2h退火后,O~+和N~+共注入所形成的绝缘埋层是由SiO_2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.这些结果与红外吸收和离子背散射谱的分析结果相一致.对这种SOI结构界面与埋层的形成特征进行了分析讨论。     

砷注入硅中高温瞬态热退火研究

本文采用阳极氧化法剥层技术和扩展电阻法研究了砷离子注入硅中的高温瞬态热退火行为;测定了退火后杂质分布结深和杂质激活率,并与理论结果进行了比较。结果表明:120keV 砷注入5×10~(15)cm~(-2),经1180℃3分钟退火后,杂质激活率和再分布情况都比较理想。本研究首次采用扩散炉进行高温热退火。     

BF+2注入的多晶硅薄膜快速热退火后氟行为的研究

本文报道BF_2~+注入的多晶硅薄膜经快速热退火后的物理和电学性质。发现造成氟异常分布的原因是由于快速热退火过程中氟的外扩散以及在多晶硅/二氧化硅界面处的聚集。在注入剂量为1×10~(15)和5×10~(15)cm~(-2)的样品中,经快速热退火后可以观察到氟泡。     

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。     

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。     

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~+、P~+离子注入p-Si中产生的缺陷及其退火特性的DLTS研究

本文利用沟道背散射分析技术、剖面透射电子显微镜(XTEM)等对150keV As~+沿〈100〉沟道方向注入硅的基本特征和临界条件进行了分析测试.剂量达到1×10~(14)/cm~2时,浅注入区(0-0.2μm)晶格损伤严重,导致沟道注入效应基本消失.沟道深注入区(0.2-0.6μm)形成均匀的轻度损伤.常规退火后,沟道深注入区内的载流子浓度一般不超过2×10~(17)/cm~3,本文称之为沟道注入饱和浓度.还发现沟道注入造成的非晶层比相同剂量下随机注入造成的非晶层略厚一些.退火后残留的二次缺陷仍在原重损伤层与衬底之间的过渡区.     

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.     

BF_2~+注入硅的特性与分析

用BF_2~+分子离子注入n型硅,由于B的有效注入能量减少,可以得到B的浅注入分布,B分布的沟道效应也明显降低。BF_2~+注入硅能形成非晶层,在低温(550℃)退火时,注入层以固相外延形式再结晶,B原子的激活率可高达85％。次级离子质谱(SIMS)测量表明,退火期间,F的迁移行为与注入靶温、注入剂量和退火温度有密切的关系。再结晶过程中F的外扩散以及残留缺陷对F的捕获,是引起F不规则迁移的主要原因。快速退火的应用,使B的再分布减少,注入损伤消除,同时可获得较低的方块电阻值。BF_2~+注入结合快速退火制作的P~+N二极管具有低的反向漏电流(～1fA/μm~2—10V)和较高的反向击穿电压。     

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.     

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.     

As~+注入SOI的快速热退火研究

CW Ar~+激光再结晶的 SOI薄膜中注入能量为100keV,剂量为1×10~(13)-1×10~(16)cm~(-2)_的As~+,然后以高频感应的石墨加热器进行快速热退火.退火时As的表面损失可以用氮气保护加以抑制.用RBS、SIMS结合扩展电阻测试等技术研究了杂质在SOI材料中的扩散行为.在一定的退火条件下,原子浓度与载流子分布出现双峰,这是杂质在晶粒内部的慢扩散与沿晶粒边界的快扩散两种不同的扩散机制形成的.