离子注入半导体的辐照损伤

光束、电子束、离子束等新型微细加工技术,使半导体集成电路制造工艺的加工尺度提高到了亚微米甚至更高的水平. 作为离子束加工的一个分支,把离子注入技术应用到半导体器件的掺杂工艺,是优于常规热扩散掺杂法的一种新工艺.它是用高能杂质离子强行入射到半导体晶片中,所以掺杂过程就伴有晶格损伤的产生.这些损伤直接影响半导体器件的电性能,因此人们对损伤的产生、观测及其消除情况颇为关心.目前,国际上对这一课题的研究很热烈.这一课题的解决,将使当今半导体工艺中不可缺少的离子注入技术得到更好的应用. 一、离子注入产生辐照损伤 离子注入…     

离子束在材料改性中的应用

引言离子束固体材料改性是核技术应用的一个重要方面。它是利用小型加速器将所需的离子加速并注入到材料的近表层,从而改变材料表层的物理、化学和机械性质的一种新技术,通常称为离子注入技术。国外在六十年代初,离子注入材料改性的研究是从半导体开始的。     

一台简易的100keV离子注入机

一、引言 用离子注入掺杂制造半导体器件的新工艺进入到批量生产的阶段后,半导体器件的生产单位往往需要一些专门生产某种特定类型器件的离子注入装置.对于这样的注入装置,除了要求稳定可靠外,还应当具备结构简单紧凑,操作方便而安全,造价低廉等特点.鉴于这一考虑,我们于1970年试制了一台简易的100keV离子注入机. 作为一台简易的离子注入机,其必不可少的部分是:(1)离子源:用以产生注入半导体材料或器件的离子.(2)分析器:用以分选出所需要的离子而滤掉其它杂质离子.(3)加速部分:使离子得到所需要的能量,以达到一定的注入深度.(4)扫描器:使离…     

离子注入强化金属表面的作用机制

离子注入技术是将高能束流的离子(一般为几十一几百keV)注入到固体材料的表面,从而改变材料表层的物理、化学和机械性能的一种新方法.早期,离子注入技术用于半导体器件的掺杂,大大促进了微电子学的发展.近年来,离子注入技术迅速地扩大应用到固体物理和材料科学的许多领域,如非晶态、超导、磁泡材料、集成光学材料等,成为一种重要的研究手段,并获得日益广泛的应用. 离子注入技术作为金属表面处理的一种新方法,可直接用于改善工程材料表层的耐磨损和耐腐蚀能力.与通常的离子氮化、离子镀膜和溅射镀膜不同,注入层与基体金属没有明显的分界面,…     

GaN中的缺陷与杂质

GaN是一种新型的宽禁带半导体兰色发光与激光材料。GaN中的缺陷和杂质对于材料的电学输运特性和发光性能有着至关重要的影响。本文综述了近年来对于GaN中缺陷和杂质的理论与实验研究。包括对天然缺陷与非特意性掺杂的研究,以及对离子注入所产生的缺陷与深能级的研究。     

离子注入硅片快速退火后的红外椭偏光谱研究

离子注入硅片经高温退火后晶体结构缺陷会被修复,其在可见光波段下的光学性质趋于单晶硅,常规的可见光椭偏光谱法对掺杂影响的测量不再有效.本研究将测量波段扩展到红外区域(2—20μm),报道了利用红外椭偏光谱法测量经离子注入掺杂并高温退火的硅片掺杂层光学和电学性质的方法和结果.通过建立基于Drude自由载流子吸收的等效光学模型,得到了杂质激活后掺杂层的杂质浓度分布、电阻率和载流子迁移率等电学参数,以及掺杂层的红外光学常数色散关系,分析了这些参数随注入剂量的关系并对其物理机理给予了解释.研究表明,中远红外椭偏测量是表征退火硅片的有效方法,且测量波长越长,所能分辨的掺杂浓度越低.     

稀土离子掺杂Ⅲ-Ⅴ族半导体的发光

稀土离子掺杂Ⅲ-Ⅴ族半导体的发光是近年来开展起来的新的研究领域.在GaAs,InP和GaP等材料中,用离子注入、LPE、MBE、MOCVD以及单晶生长等方法掺杂Er、Yb和Nd等稀土离子,得到了尖锐稀土离子的特征发光.这些发光来自占据正常立方格点和非立方格点的稀土离子的内部4f能级跃迁,其发光行为与掺杂条件关系很大.这种稀土一半导体材料已开始用来制备具有稳定发射波长的发光和激光器件.     

基于离子注入技术的ZnMnO半导体材料的制备及光谱表征

通过离子注入技术制备了ZnMnO半导体材料，研究离子注入剂量与退火对材料光谱性质的影 响.Raman光谱研究发现，575cm^-1处声子模展宽是由高剂量Mn注入引起的缺陷所 致，退火样品528cm^-1振动模来自Mn相关的杂质振动.室温光致发光谱表明，退 火对高剂量注入样品的可见发光带有增强作用. 关键词： ZnMnO 离子注入 Raman光谱 室温光致发光     

加速器——电子显微镜联机及其在材料科学研究中的应用

由小型加速器产生的载能离子束作用于固体材料,可引起其成分、原子环境、电子组态以及相结构的变化,从而导致材料性能的改变,以获得新的高性能的材料和器件,在现代材料科学领域已得到广泛应用。离子注入半导体的研究,推动了微电子学工业的发展。离子束冶金学的诞生,使亚稳态合金体系的研究以及金属材料的表面加工和强化,日益走向实用。玻璃、陶瓷等绝缘体以及高分子聚合物的离子注入,又开辟了新的研究和应用天地。离子进入固体,和固体原子碰撞而损失能量,最终停止在固体内,同时还引起固体原.     

集成电路中的物理问题讲座第四讲 半导体中深能级杂质缺陷与深能级瞬态谱

大家知道,不含杂质的纯半导体几乎没有什么直接的用途.为了制造半导体器件,人们总是先将半导体材料尽可能地提纯,然后用扩散、离子注入等方法将一定数量的特定杂质掺入半导体的一定部位,以控制半导体的导电类型和电阻率,再经金属蒸发等工艺,最终制成半导体器件.因此,研究杂质的性质和作用是很重要的.在半导体中,有两类性质和作用都绝然不同的杂质:一类杂质是在禁带中引入的能级与导带底或价带顶的能量差很小,远远小于禁带宽度,这类杂质称为浅杂质,它决定着半导体的导电类型与电阻率;另一类杂质在禁带中引入的能级与导带底及价带顶的能量差都…     

半导体离子注入法

随着电子工业的飞速发展,对半导体器件提出了高频、大功率、高密度、低噪声、低功耗的要求,半导体工艺中的热扩散法,已很难胜任这些新的任务.因此人们都在寻找更有效的掺杂工艺.半导体离子注入法,就是六十年代发展起来的一种半导体掺杂的新方法.近来,人们把离子束和电子束结合起来称为“两束”技术,在很多国家已广泛地应用于半导体器件的研制和生产.它对于发展电子工业和宇宙探索技术具有十分重要的意义. 所谓半导体离子注入法1),就是将要掺杂的元素进行电离,并在强电场下加速,使离子(如B”或P”等)获得一定能量,在真空中高速飞行,经过控制…     

重离子辐照SiO2的光致发光

基于荷能离子与固体相互作用特点,提出了一种新的制备光致发光材料的方法-- 高能重离子辐照. 用这种方法研究了SiO2薄膜的光致发光特性,发现高能84K r和40Ar离子辐照可在注碳SiO2薄膜样品中产生强的蓝-紫光发射带,掺杂碳增强了辐照样品的发光特性.     

金属与陶瓷的离子束表面改性

近年来,用荷能离子束对金属和陶瓷材料的近表面区进行改性的研究工作得到很大的发展.离子束注入和离子束混合使材料的近表区结构、组成均发生变化,还因离子辐照引起碰撞级联造成缺陷,这些作用最终影响到材料的性能。离子注入固体或薄膜的表面,不仅是使其改性的重要手段,而且也是材料基础研究的一种理想的工具。本文综述了(i)离子注入金属与陶瓷引起的近表面区的各种变化;(ii)由此而导致的性能改变;(iii)离子束混合效应。     

铒离子注入6H-SiC的横向离散研究

利用离子注入掺杂技术设计、制作半导体集成器件时,了解离子注入半导体材料的射程分布、射程离散和横向离散规律等是很重要的.用400 keV能量的铒(Er)离子分别与样品表面法线方向成0°,45°和 60°倾角注入碳化硅(6H-SiC)晶体中,利用卢瑟福背散射技术研究了剂量为5×10¹⁵ cm^-2 的400 keV Er离子注入6H-SiC晶体的横向离散.测出的实验值与TRIM98和SRIM 2006得到的理论模拟值进行了比较,发现实验值跟TRIM98和SRIM 关键词： 离子注入 6H-SiC 卢瑟福背散射技术 横向离散     

重离子辐照SiO2 的光致发光(英文)

基于荷能离子与固体相互作用特点 ,提出了一种新的制备光致发光材料的方法——高能重离子辐照 .用这种方法研究了SiO₂ 薄膜的光致发光特性 ,发现高能 84Kr和40Ar离子辐照可在注碳Si O₂ 薄膜样品中产生强的蓝-紫光发射带 ,掺杂碳增强了辐照样品的发光特性.     

采用Li3Nn型掺杂层作为电子注入层的OLED器件研究

相对于传统的无机半导体材料,有机半导体材料特别是有机电子传输材料的载流子浓度和迁移率较低,从而影响了有机发光器件的亮度、效率等性能.为了提高有机发光器件器件性能必须增强电子注入和传输能力,对有机电子传输材料进行n型电学掺杂能够有效地提高电子的注入和传输能力.本文利用Li3N作为n型掺杂剂,以掺杂层Alq3:Li3N作为...     

He离子辐照对石墨烯微观结构及电学性能的影响

本文采用5.4 ke V不同剂量的He离子辐照单层石墨烯,利用X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)和半导体参数分析仪表征辐照前后石墨烯微观结构和电学性能变化.研究结果表明:随着辐照剂量增大,单层石墨烯的缺陷密度逐渐增加,当辐照剂量增至1.6×10~(13) He~+/cm~2,石墨烯开始由纳米晶结构向无定形碳结构转变,不断增多的缺陷致使石墨烯电导率持续降低,其电子输运机制也由玻尔兹曼扩散输运转变为跃迁输运;狄拉克电压(V_(dirac))向正电压方向的偏移量随辐照剂量增大而增大,其主因是辐照缺陷和吸附杂质导致石墨烯P型掺杂效应增强.     

采用Li3N n型掺杂层作为电子注入层的OLED器件研究

 相对于传统的无机半导体材料,有机半导体材料特别是有机电子传输材料的载流子浓度和迁移率较低,从而影响了有机发光器件的亮度、效率等性能.为了提高有机发光器件器件性能必须增强电子注入和传输能力,对有机电子传输材料进行n型电学掺杂能够有效地提高电子的注入和传输能力.本文利用Li3N作为n型掺杂剂,以掺杂层Alq3∶Li3N作为电子注入层,有效地提高了有机发光器件器件的性能,在掺杂浓度为5%,掺杂层厚度为10 nm时器件性能表现为最优.Li3N在空气中稳定,并且在较低的温度和压强下能分解产生Li原子和氮气,避免了采用金属掺杂剂如Li、Cs等材料时易受空气中水分和氧气影响的缺点,有利于工艺处理.     

基于离子注入制备的InGaN横向Micro-LED阵列

采用离子注入工艺在InGaN/GaN量子阱蓝光LED结构的p-GaN层形成高阻态隔离区域,实现了最小4μm超小尺寸高光效Micro-LED阵列的制备,并系统研究了氟离子注入隔离工艺制备的横向结构Micro-LED阵列的电学和光学性能.实验结果表明,在采用的离子注入能量范围内,氟离子在p-GaN层中的注入深度越深,对应器...     

ZrNCl薄层中基于固体离子导体场效应管的电场诱导的超导电性

场效应晶体管(FET)可以通过电场可逆调控材料的载流子浓度,是一种控制二维材料系统电学性质的有效方法.最近,作者实验室发明了一种新的场效应晶体管器件,它利用固体离子导体(SIC)作为栅介质,通过电场驱动锂离子进出样品来调控样品的载流子浓度,从而控制样品的物理性质和相变.在本论文中,作者利用这种新型的固体离子导体基场效应管器件(SIC-FET)成功地调控了ZrNCl薄层的电学性质.通过施加电场,将固体锂离子导体中的锂离子插入ZrNCl薄层样品中,实现了样品从绝缘体到超导体的转变,最佳超导电性的中点临界温度约为15.1K.实验结果表明,固体离子导体基场效应管器件具有在层状材料中引入载流子的优异性能,该器件将是寻找新的超导体和其他新奇电子相的有效途径.