300mm直拉单晶硅生长缺陷研究

本文针对微电子工业的基础材料——单晶硅进行了其生长缺陷方面的研究,基于300mm掺氮直拉单晶硅的生长、原生氧沉淀等方面的热处理进行了详细分析,同时对极低电阻率的情况下分析了掺氮重掺砷和重掺磷直拉硅单晶的生长和氧沉淀等方面进行了应用分析。     

复杂多层结构的二次离子质谱定量深度分析

讨论了用ＣＡＭＥＣＡＩＭＳ－４ｆ型二次离子质谱仪对ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ复杂多层结构定量深度分析的方法。采用ＣｓＭ＋技术，完成了无外部参考物质ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ基体成分定量分析，提出并实验验证了一种新的变溅射速率深度校准方法，详细讨论了复杂基体中对杂质进行定量分析时二次离子类型的选择，还尝试了在缺乏足够参考物质时杂质含量的实验估算。实现了二次离子质谱（ＳＩＭＳ）对复杂多层结构的定量分析，同时得到了主成分和杂质的定量深度分布，并保持了ＳＩＭＳ的优良深度分辨本领。     

重掺杂硅中的氧沉淀

采用X射线双晶衍射法对重掺硼、重掺锑样品中的氧沉淀行为进行了研究，分析了热处理条件、掺杂剂种类对重掺硅中氧沉淀的影响．实验结果表明：由于氧沉淀诱发缺陷间的相互作用、氧沉淀的重溶以及氧的外扩散等原因，在长时间高温热处理时，晶片表面完整性得到改善；重掺硼样品中的氧沉淀较重掺锑样品中的氧沉淀明显．实验中还观察到了氧沉淀重溶现象，进一步验证了理论分析结果．     

半导体材料器件生产工艺中废气废水的综合治理方法及设备的研究

针对半导体材料、器件生产工艺中的废气和废水的治理，介绍了三种不同的方法和相关设备。①利用碘盐、铜盐和锰盐以及多级逆向喷淋的设备对实验室MOVPE工艺尾气及砷化镓材料制备中砷烷、磷烷污染的治理。②生产规模的半导体材料砷化镓，磷化姻，重掺砷硅单晶材料及器件的工艺中，腐蚀间排放的废气中砷、磷、硫、氟、氯及氮氧化物酸根离子的治理。用椭圆隔板式喷淋吸收塔或双塔式喷淋吸收设备，用氧化剂及碱液吸收的治理方法。③治理半导体工艺废水中砷、总磷、各种酸及重金属等的污染。用碳酸钙中和后，加铁盐经絮凝沉降一体化装置治理废水。经治理后的废气、废水经环保部门检测均达到国家排放标准。     

硅中高浓度注入的硼砷离子在热氧化中的再分布

本文利用杂质在氧化气氛中的有效扩散系数,通过解扩散方程,首次得到了硅中高浓度注入硼和砷离子在热氧化气氛中再分布的解析表达式。结果表明,在热氧化气氛中杂质再分布的结深与时间之间的三分之一次方关系多了一个修正项。     

掺AS硅单晶片外延技术

本文论述的N/N EPI ,是在重掺AS衬底单晶片上生长一层N型EPI层。因重掺AS硅单晶片在EPI生长过程中自掺杂严重 ,如何控制好EPI层的掺杂浓度一致性 ,便成为N/N 外延的技术难题     

硅单晶的杂质分布和坩埚沾污率

对于原材料含有多种杂质,石英坩埚对熔硅有沾污,晶体截面和坩埚截面并非常数的情况,分析和计算了拉硅单晶时熔体中杂质浓度的变化和单晶中的杂质分布。理论上必须同时考虑多种杂质的污沾、蒸发和分凝过程。实验测定了硅单晶中电阻率分布,与理论相符合。利用这里提出的分析方法,可以确定出石英坩埚的沾污率,并可粗略估计单晶中各种杂质的分布情况以及原材料所合杂质的情况。并且利用复拉单晶的办法,试验了几种测定坩埚沾污率的方法。各种方法所测得的坩埚沾污率值相近,为(1.0—1.5)×10~(11)硼原子/秒·厘米,相应的石英坩埚硼合量约为10~(-6)克硼/克石英。     

P型低阻硅外延生长提高成品率的探讨

在重掺硼微偏离<111>的硅单晶衬底上,汽相生长厚为6—8微米,电阻率为O.5—O.8欧姆·厘米的P型外延层。 在生长中利用控制自掺杂效应使电阻率满足要求,严格控制生长温度在1110℃—112O℃,生长速度在O.7—1.1微米/分,得到表面光亮、平整,电阻率均匀的外延片。使成品率可达90％左右。     

P型杂质Ga在SiO2—Si内界面分凝规律研究

采用开管方式和SiO2/Si系统,实现了P型杂质Ga在硅中的可控制掺杂。借助二次离子质谱（SIMS）和扩展电阻（SRP）分析方法,对已掺Gar 杂质硅,在二次氧化过程中产生的分凝效应进行了系统研究,首次得出Ga分凝的规律性,导出了Ga在SiO2-Si内界面Si一侧最低浓度值随时间变化的表达式。为全面理解Ga的扩散特性和建立开管扩Ga模型奠定了基础。     

离子注入介质中输运的数值模拟

讨论了离子注入在人质中输运的数值模拟方法，采用扩散理论和交替方向隐式的Ｄ－Ｒ差分法，以砷离子注入在硅单晶中输运为例，数值模拟结果与实验结果基本相符。     

过渡金属掺杂的I-III-VI_2黄铜矿电磁性质的第一性原理研究

应用自旋极化的第一性原理对过渡金属(TM=V、Cr、Mn、Fe、Co和N i)掺杂的CuGaSe2和CuGaS2进行研究.计算结果表明:Cr和Mn掺杂的I-III-VI2稀磁半导体(DMS)表现为铁磁性质,而V、Fe、Co和Ni掺杂时表现为反铁磁性质.对稀磁半导体的磁矩研究,其结果符合一条简单的规律:当磁性离子3d的t2g轨道完全被占据时,磁性离子的磁矩比理论的期望值小;当磁性离子3d的t2g轨道处于全空时,磁性离子的磁矩比理论的期望值大;而当磁性离子3d的t2g轨道处于部分被占据时,磁性离子的磁矩与理论值的差距主要取决于晶体的对称性和磁性离子的状态.     

衬底掺杂浓度对p-i-n结构电致发光的增强作用

采用等离子体增强化学气相淀积系统,应用原位氧化和原位掺杂技术制备出了以非晶硅/二氧化硅多层膜结构为本征i层、分别以磷和硼掺杂的非晶硅作为n型和p型区的p-i-n结构。经过三步后退火处理,i层晶化得到纳米硅/二氧化硅多层膜结构,磷和硼掺杂的非晶硅结晶形成多晶硅结构。衬底采用轻和重掺杂两种不同浓度的p型单晶硅。重掺杂衬底上的p-i-n结构的电致发光特性比轻掺杂的具有更低的开启电压和更高的发光强度和效率。根据载流子的输运机制分析,重掺杂的p+硅衬底一方面有效的降低了载流子的隧穿势垒,提高了载流子的有效注入效率,进而提高了电致发光强度和效率;另一方面,重掺杂衬底也降低了器件的总串联电阻,是器件开启电压降低的主要原因。     

热处理单晶硅片中Fe玷污的深能级瞬态谱分析

应用深能级瞬态谱(DLTS)技术,对不同热处理条件下的单晶硅腐蚀片及抛光片进行了Fe玷污分析,系统研究了热处理前预清洗工艺和热处理工艺过程对硅片体内Fe玷污的影响。实验表明,热处理和热处理前预清洗是加工过程中对硅片体内Fe玷污有重大影响的工序,进而提出了有效降低硅片内Fe玷污的热处理控制方法。     

采用薄片溶解工艺制造微机械惯性仪表的实验研究

介绍了一种用以制造微机械惯性仪表（包括微陀螺和微加速度计）的微机械体加工方法——体硅溶解薄片法。它包括硅片工艺、玻璃工艺和组合片工艺。整个工艺过程只需单面处理,三次掩膜。硅片工艺包括刻凹槽,深扩散和干法刻蚀三次工艺过程。玻璃上用剥离的方法形成引线和电极的金属层。然后将硅片和玻璃倒接,进行静电键合。最后腐蚀掉硅片背面未掺杂的体硅,从而分离出结构。本文结合微陀螺的具体结构,详细阐述了每一工艺过程的要点,并着重介绍了硅上刻高深宽比槽的技术。该方法形成的结构与衬底不易粘附,成品率高,制造成本低,可形成的结构图形多种多样。     

SIMOX材料结构,电特性及杂质分析

用扩展电阻（ＳＲＰ）,二次离子质谱（ＳＩＭＳ）等方法,测量了ＳＩＭＯＸ样品的各层结构、电特性和杂质分布。讨论了不同方法的测量,说明了ＳＩＭＯＸ材料顶部硅层的扩展缺陷和杂质的施主作用。用制作适合器件需要的ＳＯＩ材料,必须控制工艺过程中顶部硅层的杂质污染和损伤。     

低能氩离子刻蚀在高深度分辨率杂质分布测定中的应用

300eV的低能氩离子刻蚀与SIMS技术相结合,研究了高深度分辨率杂质深度分布测定的可能性。采用石英晶体的频率变化与微量天平称重的方法对~(48)Ar~+离子注入的Si试样的刻蚀速率进行了校准。实验表明,离子刻蚀去层度的精度可以达12左右;经过~40)Ar~+离子注入的Si试样的刻蚀速率与未经~(40)Ar~+注入的Si试样有明显的差别。测定了300keV的~(40)Ar~+离子注入Si中的深度分布,测量结果与理论计算进行了对比。     

利用SIMS分析研究离子注入损伤吸附杂质的作用

用（ＢＦ２）＾＋替代Ｂ＾＋注入,是一种重要的注入掺杂形成浅结的工艺手段。（ＢＦ２）＾＋注入也有不利的一面。剩余Ｆ原子的积聚以及大量二次缺陷的存在,都将影响ＰＮ结构的性能,利用离子束损伤技术可以有效地消除上述＋注入的不足之处。该文利用ＳＩＭＳ技术,测试分析经预注入低能（ＢＦ２）＾＋后,直接进行高温热温热退火的样品,以及预注入低能（ＢＦ２）＾＋后,直接进行高温热退火的样品,以及预注入低能（ＢＦ２）＾＋     

元素掺杂对二维Ga2O2电子性质的影响

基于密度泛函理论的VASP(Vienna ab-initio simulation package)软件包计算5种金属和非金属掺杂对二维Ga₂O₂晶体结构和电子性质的影响. 结果表明： 掺杂B,C,Mg,Si,P元素可使晶体结构发生改变, 并改变掺杂体系的电子性质； 与本征Ga₂O₂晶体相比, 这几种掺杂元素体系的带 隙均减小, 这是由于掺杂原子与近邻原子间电荷重新分布所致.     

离子注入重掺N的GaP中过带隙发光谱

为了取得蓝色发光材料,我们研究了GaP-GaN固溶体.在GaP外延片的衬底上进行了离子注入重掺N,获得了不同于GaP结构的晶体.X射线衍射花样表明,注N~+的GaP结构变成纤锌矿格子,这恰似GaN的结构.通过快速退火,进行了光致发光测量,无论退火前和后都得到了过带隙的发光.     

Li2B4O7:Cu,In的热释光和光释光的关系研究

制备了一系列不同烧结温度的Li2B4O7:Cu,In磷光体材料,利用X光衍射表征了样品的结构参量,测量了样品的热释光和光释光,并用指数衰减模型对光释光测量数据进行了拟合.结果表明不同烧结温度的样品中,相同辐照剂量条件下,光释光陷阱俘获电子的初始浓度n0与在光释光测量过程中晒退的热释光峰面积S存在线性关系,但光释光模型中不同的衰退时间常数τ并不能简单地和不同温度的热释光陷阱相对应.样品的烧结温度对光释光陷阱的衰退时间常数有一定影响,可能是因为烧结温度影响了多晶体系的晶粒大小,从而影响陷阱所俘获的电子的光电离截面.