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.     

用非均匀吸收层椭偏参数计算法求离子注入层的损伤分布(文摘)

作者研究了硅中注入各种不同剂量的P~ 、As~ 及Al~ 时,由椭偏仪结合阳极氧化剥层逐层测得的椭偏参数△和ψ随深度d变化的情况。当注入剂量较产生非晶层的临界注入剂量高到一定程度时,例如我们所用的注入5·10~(15)/厘米~2或10~(10)/厘米~2的P~ 及注入10~(15)/厘米~2的As~ 情形,得到一些新的实验现象。实验发现由△和ψ算得的表观折射率n和表观消光系数k随深度d振荡而变化,振荡幅度随深度d增大而增大;在注入能量为100kcv的P~ 情形,振荡可出现三个峰值,且在注入区的尾部出现k的谷,其值可达负值。在注入剂量低于     

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.     

椭偏光谱法研究离子注入Si损伤分布——多层模型的最优化方法

应用多层模型和最优化方法,由实验测得的离子注入Si 的椭偏光谱,以及c-Si 和离子注入α-Si 的光学常数,不用剥层测量,能分析离子注入Si 的损伤分布.本文讨论了多层模型计算原理和椭偏光谱法的灵敏度,模拟分析了Levenberg-Marquardt 最优化方法的数学过程、模型误差与计算误差、实验误差(随机误差和系统误差)以及Si 表面自然氧化层对最优化数学过程的影响.     

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.     

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。     

MEVVA注入法合成SiC／Si异质结构的椭偏光谱研究

利用ＭＥＶＶＡ离子源进行离子束合成，制备了Ｃ＾＋离子注入单晶Ｓｉ衬底的样品，并利用椭偏光谱法研究了退火和未退火两种情况。椭偏光谱测量波长范围为４００￣２０００ｎｍ。通过对所测量样品的椭偏光谱数据分析，可得到离子束合成ＳｉＣ／Ｓｉ异质结构的多层膜结构。椭偏光谱法的测量结果证实：退火样品形成了ＳｉＣ埋层，即使进行高温、长时间退火处理，该埋层ＳｉＣ仍难以得到ＳｉＣ体材料的光学常数。     

12keV低能砷离子注入硅的损伤分布

测量了１２ｋｅＶ注入能量、８×１０￣（１４）～２×１０￣（１５）／ｃｍ￣２剂量砷离子注入硅的椭偏光谱，并用最优化拟合算法从椭偏光谱定出损伤分布。这种低能量离子注入的结果表明，损伤分布呈现为平台型，体内不出现峰值，损伤深度为１２．５～１６．０ｎｍ，与背散射沟道技术测定结果相符合。     

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.     

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.     

注入温度对氧注入制成的SOI膜质量的影响

选择不同的靶温进行高能大剂量氧离子注入,并进行了高温退火。利用离子背散射技术、透射电子显微镜和掠角 x 射线衍射分析样片,发现:低温下注入能产生非晶层,退火后有多晶硅生成。提高靶温能有效地减小损伤,特别是440℃注入的样片经过退火表面硅层很接近未注入硅片。     

MeV硅,氧离子注入SI—GaAs形成相互隔离的双导电层

用Mev的硅、氧离子注入SI-GaAs形成了相互隔离的N-SI-N双导电层结构.6 MeV的Si离子注入半绝缘的GaAs,在950℃5s条件下进行快速退火,可以得到最佳电特性,在表面下2.8μm深处形成n~+深埋层.采用双能量的硅离子注入半绝缘GaAs:6 MeV(1×10~(14)cm~(-2))+80 key(5×10~(13)cm~(-2)),在950℃5s退火,然后用1.2MeV的氧离子注入该样品,注量为10~(10)～10~(11)cm~(-2)时,形成了上、下相互隔离的双导电层,隔离击穿电压为10～20V,该结构在600℃以下是稳定的.     

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.     

离子注入退火晶格恢复和电激活动力学研究

给出了As和P注入硅的电激活能与退火温度的关系.用这些结果和表示晶格去除率与退火温度的关系式,研究了损伤的晶格恢复和杂质电激活动力学,发现低剂量As注入硅,在退火过程中仅出现1～2个低的激活能.当注入剂量大于5×10~(15)cm~(-2)时,硅注入区转变成了无序层,退火过程中则出现无序层外延生长区、过渡区和电激活能区3个特征温区,并在激活能区可观察到2～3个激活能.当硅在300℃温度下注入As,注入剂量为1×10~(16)cm~(-2)时,注入层中未出现无序层,退火过程中仅有激活能区,在此区能测到3个激活能.     

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。     

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。     

在不同靶温条件下氦离子注入InGaAsP化合物半导体形成高阻层的研究

本文研究了在不同靶温条件下，Ｈｅ＋离子注入Ｎ型（ｎ＝１×１０１８ｃｍ－３）ＩｎＧａＡｓＰ形成的高阻层。结果表明，注入区的表面电阻和注入剂量，注入后的退火条件及注入靶温有关。在高剂量区（＞１×１０１４ｃｍ－２），低靶温（８０Ｋ）高靶温（５２３Ｋ）下注入的样品比室温（３００Ｋ）下注入的样品，具有较高的表面电阻和温度稳定性。卢瑟福背散射（ＲＢＳ）沟道测量的结果表明，这一高阻层和注入形成的非晶层有密切关系。     

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。     

Xe^＋离子注入聚合物Q膜的拉曼光谱研究

分析了Xe~+离子注入聚合物Q膜的拉曼光谱,对原始Q膜的拉曼谱线进行了指定.实验结果表明,随离子注入量的增加,其分子结构的特征谱线逐渐消失,当注入剂量达1×10~(17)Xe~+/cm~2时,注入层中原始膜的全部谱线消失,只在～1550cm~(-1)处出现宽的拉曼峰,说明注入层的分子结构遭到破坏,出现类似非晶碳的结构,注入层的电导率增加与其结构变化密切相关.     

磁泡石榴石膜内氮离子注入层的磁各向异性

本文利用铁磁共振(FMR)研究磁泡石榴石膜内氮离子注入层的磁各向异性特性。建立了计算注入层感生各向异性的公式。根据实验测得的垂直FMR谱,确定了氮离子注入层的磁各向异性随注入剂量而变的关系。