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.     

离子注入硅的碘钨灯快速热退火温度计算

离子注入并通过快速热退火引发固相外延生长,退火温度及温度分布对固相外延生长的结晶速率及退火材料的性质有很大影响.利用等温模型,根据入射能流密度与辐射损失能流密度之间的平衡,得出了离子注入硅的碘钨灯快速热退火的退火温度与衬底温度以及碘钨灯功率的关系.研究结果表明:在300～1 070 K的衬底温度范围内,退火温度主要由碘钨灯功率决定,而衬底温度对其影响不大;发生固相外延生长的最大碘钨灯功率或液相熔融再结晶的理论临界碘钨灯功率为2.6 kW,与实测值基本相符.     

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。     

快速退火炉离子注入退火工艺设计

研究了快速热处理系统中卤钨灯阵列的排列方式和硅片接受到的辐照度均匀性的关系,设计了一种可以满足硅片温度均匀性要求的轴对称排列的灯阵列形式.卤钨灯分布在三个半径分别为5,10,16.8 cm的同心圆上,线密度分别为0.127,0.191,0.341cm-1,加热头高度为10.2 cm.此时辐照度的标准差有最小值,保证了硅片边缘和硅片中心能够得到尽可能一致的辐照.接着进行了P离子注入快速热退火试验,测量比较了退火后样品的方块电阻值,获得了快速热退火的最佳温度时间关系参数.对于剂量7.0×1015cm-2,能量60 keV的P离子注入,快速热退火的最佳温度为1000°C,稳定10 s.     

用白光快速烧结制作离子注入层欧姆接触

研究了用白光快速烧结法制作的n型高浓度离子注入层欧姆接触的特性.选用硅和硫离子,获10~(18)cm~(-3)以上的高浓度.白光快速烧结温度为400～460℃.实测的比接触电阻的最好值达到10~(-6)·Ω·cm~2.该法已用于全离子注入平面型场效应晶体管和GaAs/GaAlAs异质结HOT晶体管,性能良好.     

离子注入方法制备半导体一维量子线

使用质子Ｈ￣＋和聚焦Ｇａ￣＋离子束方法，在ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子阱材料上制备半导体一维量子线。通过低温阴极射线发光谱和光致发光谱，测量了由于Ａｌ从ＡｌＧａＡｓ势垒向ＧａＡｓ量子阱内扩散导致的发光谱峰的兰移，并讨论上述两种离子注入方法各具有的特点及不同的结果。     

MeV高能B离子注入Si的退火

报导了在国内实现MeV级能量离子注入的实验研究结果.在n-型Si(100)衬底上使用MeV能量的B离子注入产生p~+-型层和快速形成n-p-n结构.结果表明,经合适退火的样品内部,形成了深掩埋的注入激活层和良好的表面单晶层.采用双重注入的增强退火效应,能更为有效地对高能B离子注入样品实现退火,这对高能离子注入的实际应用有重要意义.     

Mev^28Si^＋注入GaAs的退火行为

报导 MeV 硅离子注入半绝缘 GaAs 的快退火行为,根据缺陷作用原理分析了硅的不均匀激活和载流子分布特征.指出应按载流子浓度、迁移率、埋层电阻和击穿等特性综合评价深埋层和近表面层的品质,优化注入和退火参数.     

单晶硅中离子注入及快速热退火后浓度分布模型

在考虑B，P，As离子注入单晶硅中的浓度分布模型的基础上，讨论了快速热退火对3种注入离子浓度分布的影响，提出了3种离子在快速热退火后浓度分布的修正模型，由修正后的模型得到的多次离子注入模拟结果与实验结果符合很好。     

全离子注入NPN型偶载场效应晶体管的离子注入工艺研究

通过trim软件和高斯模型对离子注入后快速退火载流子分布进行设计，初步构造出离子注入的分布图像，通过与实验结果比较，进一步完善模型，选用高斯与半高斯混合模型，得到了与实验结果更吻合的模拟方案，从而找到了研制NPN型偶载场效应晶体管(VDCFET)离子注入的最佳条件，并研制了性能良好的VDCFET。     

氧注入制成SOI材料的研究

采用加热靶和少量氮离子注入制成了 SOI 材料,在1180℃、氮气保护下进行了2小时的退火。离子沟道背散射测量和电子通道花样观测结果表明:加热靶和少量氮离子注入能有效地改善顶部硅层的单晶质量.     

离子注入吸杂技术中杂质的转移

研究了高剂量(7.5×10~(15))氩离子注入硅片背面的吸杂效应;吸杂效果由npn晶体管的漏电流,Iceo的降低得到证实;分别用SIMS及DLTS法测量吸杂前后杂质分布的变化。结果表明,Fe、Cr及Au等重金属杂质经吸杂处理后有效地从硅片正面的有源区转移到背面的损伤区,揭示了吸杂的实际过程。     

Mo离子注入钢退火过程中的相变研究

着重研究了金属离子注入合成表面优化复合层的机理和纳米相镶嵌结构形成,探索了注入和退火过程中纳米结构和相变过程,讨论相变机制.实验中发现用较低束流密度的Mo离子注入钢明显地改变了钢表面的结构,可使钢表面晶粒细化,使阻止位错移动的晶界数量增多;可在钢表面形成Mo原子超饱和固溶体;随所用的束流密度的增加,注入时表面温度升高,注入的Mo原子将与钢中的铁原子和碳原子化合而形成纳米尺寸的析出相.这些弥散的析出相在钢表面形成了弥散强化.用低束流密度注入后经过退火,在钢表面也形成了纳米尺寸的析出相,从而增加了表面弥散强化的效果.随退火温度的增高,纳米析出相将会聚成大一些的纳米颗粒,颗粒之间互相连接而形成网状结构,这将会进一步增加表面强化效果.