Si~+注入GaAs红外快速退火实验研究

本文研究了GaAs MESFET有源层和n~+层Si~+注入的红外快速退火行为。用该技术获得的有源层和n~+层的载流子浓度与迁移率分别为1～2×10~(17)cm~3和3000～3500cm~2/V·s以及1～2×10~(18)cm~(-3)和1500cm~2/V·s,制成的单栅FET每毫米栅宽跨导为120mS,在4GHz下,NF=1.1dBGa=12.5dB。实验证实了快速退火比常规炉子热退火具有注入杂质再分布效应弱和对衬底材料热稳定性要求低的优点。对两种退火的差别在文中也作了讨论。     

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。     

用聚焦炉对4英寸砷注入硅片的快速退火

装有6.5kWXe弧灯的聚焦炉已经用于单层曝光的4吋砷注入硅片的退火。电的和结构的研究表明,活化充分而且没有明显的杂质扩散,对于注入剂量低的(5×10~(14)/cm~2,100KeV)再生长层是没有缺陷的,但是注入剂量高时,(10~(15)cm~2,200KeV)则可观察到位错环。     

高能Si~+注入Sl-GaAs形成n型埋层

本文报导0.6～5MeV高能Si~+离子注入LEC半绝缘GaAs的快速退火效果,在950℃温度下退火5秒得到最佳电特性.采用多能量叠加注入已制备出平均深度在1.2μm,厚约1.7μm的n~+深埋层,载流子浓度为3～5×10~(17)cm~(-3).在近表面单晶层上作成了性能良好的肖特基接触,其势垒高度约为0.7V.     

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。     

锗离子注入硅单晶的非晶化及二次缺陷的研究

本文用卢瑟福背散射(RBS),横断面透射电子显微镜(XTEM)及微区电子衍射技术研究了锗离子注入硅单晶中的非晶化及二次缺陷的特性。离子注入能量为400keV,剂量范围为1×100~(13)至1×10~(15)/cm~2,离子束流强度为0.046μA/cm~2,注入温度为室温。实验发现,在本工作的离子注入条件下,入射锗离子使硅单晶表面注入层开始非晶化的起始剂量大于0.6×10~(14)/cm~2。形成一个完整匀质表面非晶层所需的临界剂量为1×10~(15)/cm~2。热退火后产生的二次缺陷特性极大地受到退火前样品注入层非晶化程度的影响。     

GaAs离子注入Si的快速热退火

一、引言 GaAs集成电路的发展与在半绝缘衬底上进行外延的外延层或进行出子注入形成导电沟道的质量和接触区的常规工艺有关。由于在器件和电路制造过程中,存在外延材料成本高以及难以制成浅结等问题,所以,近年来,国际上广泛开展了离子注入高纯半绝缘GaAs来制造砷化镓场效应晶体管和进行GaAs单片集成电路的研究。离子注入具有掺杂浓度可控,均匀性和重复性好的特点,以及与其它工艺组合灵活等优点。但注入样品必须在高温(≥800℃)下退火,以消除注入损伤和电激活掺杂剂。在通常的炉子退火(850℃,30′)条件下,由于GaAs表面的As原子易挥发,使得GaAs的化学计量比失配,造成器件特性变坏。使用包封层,虽然解决了As原子的挥发问题,但由于包封层与样品之间的热膨胀系数不匹配,在高温下存在热应力,进而引起膜皱曲甚至脱落,样品表面层中该热应力引入缺陷杂质对材料特性产生影响。目前,国外研究较多的是快速热退火(RTA)。这种方法由于退火时间短,退火温度高,更有利于复杂缺陷的消除,激活层电特性好,注入杂质和衬底杂质的互扩散小,不需包封层,因此消除了包封层和衬底界面处的应力和组分互扩散,而且退火时不涉及AsH_3这样的有毒气体。     

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.     

GaAs离子注入工艺实验简况

<正>自81年8月份以来,离子注入工艺围绕着GaAs材料开展了在缓冲层上和半绝缘衬底上注入Si和S杂质,以及注入后用SiO_2包封退火和夹片方式退火等方面的实验,目前已经在单栅和双栅FET器件上取得了初步结果.用能量为200keV、剂量为4×10~(12)cm~(-2)的单电荷Si离子,注入缓冲层制作FET的有源层.注入后用SiO_2包封,在825℃的氢气炉中退火30分钟.制出的双栅FET器件,在频率2GHz下,噪声系数为0.9dB,相关增益为14.5dB.另外,为了满足有些器件注入深度的要求,在200keV     

SIMOX上外延层的TEM研究

氧注入隔离(SIMOX:Separation by IMplanted OXygen)是绝缘层上形成单晶硅(SOI:Silicon onInsulator)结构的最有前途的技术。制备工艺简单,可获得绝缘层上高质量的单晶硅膜。由于SIMOX衬底与体材料硅相比有许多潜在的优点,如有较高的开关速度、较强的抗辐照能力和避免闭锁效应等,正受到人们越来越多的关注。SIMOX衬底上分子束外延生长GaAs或Si/Ge_(0.5)Si_(0.5)应变层超晶格薄膜,具有异质外延材料和SIMOX的全部优点。可把GaAs光电器件和硅集成电路集成在一块芯片上。SIMOX中氧化物埋层由氧离子注入单晶硅形成,注入能量为200kev,剂量为1.8×10~_(18)/cm~2。注入后试样在1300C干氮气氛中退火6小时,然后在SIMOX     

GaAs快速退火:激活率的均匀性及其与温度的关系

在2in和3in的SI-GaAs衬底上进行Si、Be、Mg等离子注入,用商用炉进行快速热退火,并用扫描微波光电导、C-V曲线及Hall测试等方法研究了注入层激活率的均匀性。结果表明:快速退火的衬底,其低剂量(3～4×10~(12)cm~(-2))的载流子寿命和迁移率以及高剂量(1×10~(-5)cm~(-2))的载流子浓度可以与热退火的相比或优于热退火的结果。用两种退火方法所得到的这些参数的均匀性没有明显的差别。还研究了两种退火方式对注入层中的损伤消除及载流子激活与温度的关系。对于施主注入,微波光电导技术给出的结果分别与背散射和电学测试所得的结果密切相关。     

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.     

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。     

高掺杂沟道GaAs M-I(10~2)-S Schottky势垒栅场效应晶体管(MIS SB FET)

本文首次报道了高掺杂沟道的GaAs MIS SB FET.在S.I.GaAs衬底上用离子注入Si,同时形成高浓度、超薄的有源层和欧姆接触区,载流子峰值浓度为 0.5-1×10~(13)cm~(-3).在Al栅和GaAs有源层间有一层用阳极氧化制备的自身氧化膜,厚度10~2A|°.MIS SB FET为双栅器件,栅尺寸 2 × 400 μm. 实验所得 MIS SB FET的夹断电压为4V,零栅偏跨导为 25mS,高于本实验室相似结构常规工艺的 MES FET器件(峰值浓度1-2×10~(17)cm~(-3),没有氧化膜). 在二区间模型基础上,计入薄氧化膜影响,模拟计算了 MIS SB FET的直流和微波特性,并与常规工艺的 MES FET作了比较.     

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。     

世界固体电子新闻

<正>《IEEE EDL》1992年9月报道了美国Avantek公司和Illinois大学的高漏电流-电压乘积亚微米栅离子注入毫米波GaAs MESFET。器件有源层沟道是在直径75 mm(100)半绝缘GaAs衬底上离子注入硅而形成。离子注入的峰载流子浓度约为3×1~(17)cm~(-3)。在炉内无帽退火进行注入活化。通过离子注入和无帽退火条件的最佳化以获得器件在毫米波工作时的高漏电流-电压乘积以及优良的微波特性。器件栅长0.3μm,用三层深紫外光刻工艺制造。在直径为75 mm的片子上用该法制造0.32±0.07μm栅长器件时,其成品率可高达88±3％。对于0.3和0.5μm栅长的器件,栅宽均为50μm,本征跨导分别为200和180mS/mm,其I_(dss)分别为400和420mA/mm。器件有较好的夹断特性,夹断电压约为-3V,栅漏击穿电压均为13～15V。两种器件的电流增益截止频率分别为56和30GHz。高的漏电流-电压乘积表明,该器件在毫米波功率方面有很好的应用前景。(李淑芳)     

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     

黄昆X射线漫散射的实验研究

本文描述了黄昆X射线漫散射的实验方法及其所需的实验条件,并利用它研究了离子注入CaAs中点缺陷所引起的黄昆散射,在同一GaAs晶片上的不同部分分别注入Mo和Er,浓度均为1×10~(15)cm~(-2),注入电压为500keV,经850℃退火30分钟后分别在77K的条件下进行黄昆散射测量,实验观测到注入Er元素比Mo元素引起的黄昆散射要强,这一结果表明Er元素在GaAs中大多处于间隙状态,而Mo元素在GaAs中大多处于替换状态.     

分子束外延砷化镓单晶薄膜

MBE GaAs单晶薄膜的载流子浓度(1.8-8)×10~(16)cm~(-3),室温迁移率 3000-5000cm~2/V.3最高达5466cm~2/V.s,相应的77K迁移率为1.59 ×10~4cm~2/V.s.对高杂质浓度的外延层进行了阴极荧光(4.2K) 和SIMS 测量分析.