椭偏光法研究离子注入层(一) 非均匀吸收膜椭偏光参数的计算及其在求离子注入层复折射率分布中的应用

本工作解决了固体表面上非均匀吸收膜椭偏光参数的计算方法和程序,并应用此方法研究了硅中注入不同剂量的P_(31)~ 、As_(75)~ 及Al_(27)~ 时,注入层的复折射率分布和损伤情况.实验得到在高注入剂量时,如注入5×10~(15)/厘米~2及10~(16)/厘米~2剂量的P_(31)~ 或注入10~(15)/厘米~2的As_(75)~ 的注入层,由剥层测得的表观折射率n和表观消光系数k随深度呈振荡状变化;在较低注入剂量时,如注入5×10~(14)/厘米~2的P_(31)~ 及10~(14)/厘米~2的Al_(27)~ 情况,n和k随深度的分布呈尖峰状,且k的峰值较n的峰值更靠近表面.应用本文的计算方法,能够很好地说明这些实验结果,且可从椭偏光法逐层测得的△和ψ值求得注入层中的真实复折射率分布,并分析损伤分布情况.这种计算方法也有可能用于分析其它非均匀层的椭偏光测量结果.     

椭偏光法研究离子注入层(二) 椭偏光法研究硅中离子注入层的损伤分布、增强腐蚀效应和热退火过程

本文包括三个方面:(一)比较了用剥层椭偏光法和背散射法测得的注P~ 硅中的损伤分布.实验结果表明,当注入剂量为5×10~(14)/厘米~2、10~(15)/厘米~2及10~(10)/厘米~2时,注入区形成了不同厚度的非晶层,且由椭偏光法测得的非晶层厚度及分布区域与由背散射沟道分析法测得的符合很好;在注入剂量为2×10~(14)/厘米~2的较低剂量时,未形成非晶层,从椭偏光法测得的损伤峰位置亦与背散射法所得结果一致.(二)用椭偏光法研究了注As~ 硅表面层的离子注入增强腐蚀效应.文中提出了一种较精确地测量注入层腐蚀厚度的方法,并测得注As~ (剂量为10~(15)/厘米~2)的硅注入层在温度为43℃到45℃的23%稀释HF酸中增强腐蚀速率为6.5埃/分到22埃/分.(三)用椭偏光法研究了注入10~(15)/厘米~2As~ 的硅在500℃下的热退火过程.实验证实了离子注入引起的非晶层在热退火时发生固相外延.用剥层椭偏光法测量经过热退火后的注入区,发现△和ψ值都较正常硅的低,ψ最低可达9.2°,其原因还有待进一步研究.     

Al_2O_3膜的离子注入增强腐蚀效应研究

本文研究了N~ 注入硅表面上Al_2O_3膜后,离子注入层在稀释氢氟酸中的增强腐蚀效应.实验研究了N~ 的注入剂量分别为2×10~(14)/厘米~2、5×10~(14)/厘米~2、1.3×10~(15)/厘米~2及3×10~(15)/厘米~2时,注入层在23%稀释HF酸中腐蚀速率随温度变化的关系,发现当腐蚀液温度增加到一定程度时,腐蚀速率随温度增加而迅速增加,而在一定的腐蚀条件下,腐蚀速率随注入剂量增大而增大,并最后趋向饱和.     

组合离子注入的杂质浓度分布与损伤分布比较

用LSS理论,计算了注入能量为180keV,注入剂量为1×10~(13)～5×10~(15)ion/cm~2的N_2~ /As~ 组合离子注人Si的杂质浓度分布,由X射线衍射的运动学理论,利用多层模型和试探应变函数拟合X射线衍射曲线,得到了晶格应变随注入深度的分布,并将二者进行了比较.结果表明N_2~ /As~ 组合离子注入单晶Si的应变分布曲线为单峰,位于杂质浓度分布曲线的双峰之间,靠近重离子峰.     

椭圆偏振光研究N2^＋注入Si的退火特性

本文用椭圆偏振仪测量了在不同剂量和不同能量下的N_2~+注入Si后的随偏参数ψ和Δ,给出了离子注入辐射损伤与注入剂量和注入能量的关系,同时,我们在N_2气氛中对离子注入片进行等时热退火,然后测量ψ和Δ,给出了N_2~+注入Si的退火特性,结果表明:N_2~+注入Si的退火特性曲线,对不同的注入剂量和注入能量分别为“υ”形和“W”形。     

硫离子注入制备N.GaAs薄层

本文讨论了用S~ 注入掺铬的半绝缘GaAs衬底以制备N—GaAs薄层。目的是代替微波低噪声砷化镓肖特基势垒场效应管(SBFET)所需要的GaAs薄外延层。注入条件:能量100Kev,剂量1.5×10~(13)/cm~2,退火温度为825℃,退火时间15分钟。已经做出0.2～0.3μm厚的N型薄层,平均载流子浓度为5×10~(16)～1×10~(17)/cm~3。。载流子迁移率在2600～3400cm~2/V.S的范围。薄层厚度和载流子浓度的均匀性是好的。采用双注入即注入S~ 之后,再注入P~ 可以改善注入层的电特性。利用S~ 注入制备的N—GaAs薄层,已制出SBFET,其跨导和夹断电压可与气相外延薄层制备的SBFET相比拟。     

磷离子注入硅的 CWCO_2激光退火的研究

本文应用剥层椭偏光法对硅中大剂量P~ 注入形成的非晶层在CWOO_2激光退火时的固相外延模型进行静态实验证明.获得CWCO_2激光退火的固相外延生长平均速率达到4.2×10~3(?)/sec.本文并应用隐式差分方法计算了退火样品的体内温度的径向分布T(r,t)及离子注入非晶层外延再结晶厚度的径向分布ξ(r,t)的离散值,得到选择退火条件的一些依据.     

■注入Si 的晶格应变与扩展电阻

本文用全自动化x射线衍射仪给出了As~+注入Si的x射线衍射峰分布。用Levenberg-Marguarat法模拟实验曲线,根据x射线衍射的运动学理论,在试探应变函数和多层模型的基础上,通过自编程序计算给出了As~+注入Si后晶格变随注入深度、注入剂量和退火温度的变化。同时,测量了As~+注入Si后在不同温度下的扩展电阻,将扩展电阻换算成电阻率。结果表明,离子注入引起晶体微观结构的变化——晶格应变与晶体宏观电学性质——电阻率的变化基本上一致。     

高剂量的~(40)Ar~+离子注入硅热退火行为的研究

用沟道—卢瑟福背散射技术(RBS)研宄了能量为50 KeV,剂量为3.8×10~(16)/cm~2和1.9×10~(16)/cm~2的~(40)Ar~+离子注入(111)硅衬底中的恒温等时热退火行为。结果表明,离子注入层中Ar 原子的扩散和释放以及非晶硅层的再结晶行为明显地依赖于~(40)Ar~+离子的注入剂量和退火温度。注入剂量为3.8×10~(16)/cm~2的样品,当退火温度为700℃时,表面层硅的密度明显减小,退火温度为750℃时,注入层中的大部分Ar 发生外扩散并从样品表面释放。注入剂量为1.9×10~(16)/cm~2的样品,退火过程中没有发现衬底硅表面密度的变化,而且当退火温度为900℃时,残留在注入层中的Ar 仍旧比较多。最后对这些现象进行了讨论和解释。     

椭圆偏振光研究O^＋2注入Si的退火特性

用椭圆偏振仪测量了O^ 2注入Si后的椭偏参数Φ和△。给出了离子注入辐射损伤与注入剂量和注入能量的关系，同时，对离子注入片在N2气氛中进行等时热退火，测量了Φ和△，给出了O^ 2注入Si的退火特性，结果表明：O^ 2注入Si的退火特性曲线，对不同的注入剂量和注入能量分别为“V”形和“W”形，对此结果，我们进行了初步地分析和讨论。     

双晶衍射研究O2^＋注入Si

本文用双晶衍射给出了Ｏ＿２￣＋注入Ｓｉ的摇摆曲线．用Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ—Ｍａｒｇｕａｒａｔ法模拟实验曲线，根据ｘ射线衍射的运动学理论，计算了Ｏ＿２￣＋注入Ｓｉ后，晶格应变随注入深度、注入剂量和退火温度的变化．我们还给出了Ｏ＿２￣＋注入Ｓｉ的椭偏参数、△，并将它们换算成折射率ｎ．结果表明，Ｏ＿２￣＋注入Ｓｉ引起晶体微观结构的变化—晶格应变与晶体宏观光学性质—折射率的变化基本上一致．     

北京地温的年日变化与土壤的导温率

本文首先讨论各层土壤温度的分布,及其月平均值的年变化,与不同天气情况下的日变化,最后用不同的方法计算土壤的导温率,并讨论计算结果的准确度。 结果指出北京月平均地温年变化的振幅,在地面约为20℃,随深度迅速减小。在0.75米深度处,地温年振幅为地面振幅的一半。最高最低出现的月份,随深度都有落后现象。但落后的情况,两者并不相同。在25厘米下,各月月平均温度都高於0℃。 地温日变化振幅因天气情况不同,大有差别。根据某月观测纪录,最大达22.3℃,最小只1.5℃晴日远较阴雨日为大。振幅随深度减小,最高最低出现时间随深度的落后现象,晴日也较雨日为明显。 根据随深度振幅减小与位相落后计算得的导温率,因计算方法与天气情况不同,有相当大的变动范围。共平均值为。 0—1 厘米层 0.3×10~(-3)厘米~2/秒 1—10厘米层 1.2×10~(-3)厘米~2/秒 10厘米-1米层 4.0×10~(-3)厘米~2/秒 1—12米层 7.0×10~(-3)厘米~2/秒总平均值为5.0×10~(-3)厘米~2/秒。根据上述导温率的数值,以1厘米深的观测振幅为标准,所计算得的各深度振幅值,与实际观测值极为相近。     

硅中离子注入层的卤钨灯辐照快速退火研究

本文研究了硅中离子注入层的卤钨灯辐照快速退火,对注B 和注P 样品分别测量了经1100℃、15秒和1050℃、12秒退火后注入层的载流子浓度分布,并与950℃、30分钟常规热退火样品作了比较;结果表明,卤钨灯辐照快速退火具有电激活率高、注入杂质再分布小及易于推广使用等优点.对于100keV、1×10~(15)cm~(-2)P 注入样品,经1050、10秒卤钨灯辐照退火后,表面薄层电阻为74.8Ω/□;对通过920(?)SiO_2膜,25keV、1×10~(15)cm~(-2)B 注入样品,经1100℃、15秒卤钨灯辐照快速退火后表面薄层电阻为238.0Ω/□;而经过950℃、30分钟常规热退火后,以上两种样品的表面薄层电阻分别为72.0Ω/□和245.8Ω/□.采用这种退火方法制作出了结深为0.10μm 的近突变P~ N 结,并测量了结深与退火时间的关系.     

紫色土耕地埂坎2种典型根——土复合体抗剪强度特征

选择紫色土耕地典型埂坎采样进行直剪试验,测试了黄豆根—土复合体、杂草根—土复合体和素土的抗剪强度,根据Mohr-Coulomb公式计算了黏聚力和内摩擦角.结果表明:试样剪切位移相同时,剪应力随轴向荷载增加均呈非线性增大.轴向荷载相同时,黄豆根—土复合体、杂草根—土复合体和素土剪应力峰值均随深度增加而减小.剪切位移为0~6mm时,2种根—土复合体和素土试样剪应力随剪切位移的增加而增加,剪切位移为6~10mm时,剪应力基本保持稳定.与素土相比,黄豆和杂草根系能明显提高0~10cm和10~20cm层紫色土极限抗剪强度,相对而言,杂草根系较发达且扰动小,固结土壤效果更好.20~30cm层黄豆、杂草2种根—土复合体中根系含量少,极限抗剪强度与素土间均无显著性差异.黄豆、杂草根—土复合体试样残余抗剪强度在4种轴向荷载下均随深度的增加而减小.轴向荷载为100k Pa和200k Pa时,素土试样残余抗剪强度从0~10cm到10~20cm层明显减小,而10~20cm与20~30cm层间差异不大,轴向荷载为300k Pa和400k Pa时,残余抗剪强度值随深度的增加而减小.     

利用椭圆偏振法测定金属薄膜光学常数的初步研究

本文由椭圆偏振参量ψ和Δ表征的金属光学常数的数学表达式出发,在入射光波长为6328A的条件下,对Au(金)、Ag(银)、Al(铝)、Cu(铜)四种金属薄膜的n、k和R值进行了实验测定,给出了它们随膜层厚度D和入射角φ_0的变化关系,并与已知的有关结果进行了比较,进一步说明了椭偏法用于金属反射薄膜光学常数的研究也是可靠的。     

MeV P^＋／Si^＋共注入SI—GaAs制备高品质n^＋埋层

采用不同注量和注入顺序的MeV能量的P~+(3MeV,1×10~(14)～3×10~(14)cm~(-2))与MeV能量的Si~+(3MeV,1×10~(14)cm~(-2))共注入于SI-LEC GaAs晶体中。对不同退火条件的共注入样品的有源层电特性、载流子浓度分布、晶格的损伤和恢复状况以及剩余缺陷等进行了分析。研究表明,较大注量的P~+与Si~+共注入,可以降低注区薄层电阻,有效地提高MeV Si~+的激活效率,改善有源层迁移率,得到高品质的n~+埋层。共注入样品的HALL迁移率大于2400cm~2/(V·s),激活率可达95％以上。     

硅雪崩击穿冷微阴极的电子发射特性

制成高电子发射效率的稳定可靠的冷阴极是使真空微电子器件得以实现的关键。本文报导了硅超浅PN结雪崩击穿式冷阴极的结构和工作原理以及电子发射的测试结果。器件结构和工作原理冷阴极的基本结构如图1所示,图1中中心P~+N~(++)区是电子发射有源区。N~+环区为接触区。P~+和N~(++)区分别由硼和砷离子注入形成。硼注入条件为25KeV,1.5 E13cm~(-2)+60 KeV,1.5 E13cm~(-2)。硅片在B~+注入后放入900℃氮气中退火1小时,使硼离子得到有效激活。砷注入条件为10～12.5 KeV,5E14cm~(-2) ,注入后经1150℃、15秒快速热退火以使As离子得到有效激活而尽量减少杂质分布的变化。由此形成的N~(++)P~+结的结深约为300A。外加电压V_R通过N~+接触区和硅片底部加到N~(++)P~+结上。此外加电压极性使N~(++)P~+结反偏。当反偏电压V_R使N~(++)P~+结工作在雪崩击穿区时,     

应用激光椭圆仪测定Ga_(1-x)Al_xAs外延层的组份及其表面天然氧化膜的厚度

我们应用DJS-130电子计算机及其控制的绘图仪,在光波长λ_0=6328、入射角φ_0=70°的参数下,计算并绘制了适用于不同x值的Ga_(1-x)Al_xAs外延层及其表面天然氧化膜折射率的椭偏列线图。通过对图的分析,得到了椭偏参量(ψ、⊿)对体系光学参量的响应情况。在此基础上,确认了应用激光椭圆仪测定Ga_(1-x)Al_xAs外延层组份x值的方法简便。x值的测定范围为x≤0.55,不确定性⊿x≤±0.02,     

全离子注入在双极集成电路中的应用

本文研究了用全离子注入控制双极集成电路中晶体管电参数的一些基本条件。研究了磷注入发射区的条件:注入能量为50KeV,注入剂量为4×10~(16)/cm~2。退火条件为940℃,20分钟,氮气保护,基区采用二次硼叠加注入:浅硼注入和深硼注入。浅硼注入能量为60KeV,注入剂量为8×10~3/cm~2。深硼注入能量分别为120KeV、140KeV、160KeV、180KeV,注入剂量均为5×10~(13)/cm~2。退火为960℃,30分钟,氮气保护等温退火。研究了注入条件和退火条件与双极电路管芯电参数(如电流增益h_(FE),管子基极—发射极击穿电压BVebo。基区方块电阻R_□和管子特征频率f_(Τo))的关系。     

MBE-GaAs/Si的背散射沟道分析

对 MBE-GaAs/Si 进行离子注入和退火.GaAs 外延层的厚度为0.9-2.0μm.Si离子的注入能量及剂量分别为1.2-2.8MeV,l×10~(14)-7×10~(15).cm~(-2).退火采用红外瞬态退火(850℃,15s)及白光退火(1050℃,8s).背散射沟道分析采用4.2MeV~7Li.实验表明,注入结合退火是改善 GaAs 外延层晶体质量的一种有效方法.注入剂量过大,由于正化学配比遭到破坏,外延生长终止.