复合离子注入形成SOI结构及其结构和性能的研究.pdf

中国科学院上海微系统与信息技术研究所
硕士学位论文
复合离子注入形成SOI结构及其结构和性能的研究
姓名:易万兵
申请学位级别:硕士
专业:材料物理与化学
指导教师:王曦;陈猛
20030701
摘要的连续埋层,质量良好。加大氢离子注入剂量后,由于未相应调整退火工艺,样品埋层因退火不充分形成了一个增厚幅度从%到サ姆植技ü愕母谎牧稀Mü罅坎煌⑷胩跫屯嘶工艺的制备和测试分析,发现牧系慕峁苟宰⑷胩跫屯嘶鸸ひ辗浅氮、氧均有在界面处富集的趋势;对各种氮氧复合注入技术作了初步分析和比制作,对牧辖辛丝棺芗亮糠盏氖笛椋⒂隨材料进行对比。发现牧暇哂懈帕嫉目棺芗亮糠漳芰Α材料的优良抗总剂量辐照能力的主要原因是存在于埋层内部的大量断键。牧暇哂腥娴抗各种辐射的优良能力,同时又具有牧系母髦钟诺悖炯嫒萦技术在军用、航天和商业领域都已取得突破性进展,但仍然存在一些问题。本论文主要研究氢氧共注入以降低片生产成本,和氮氧共注入形成新结构以提高抗总剂量辐照性能。实验发现财闹聘鞴讨幸肭饫胱樱方峁够岵冉大的变化。氢致缺陷的存在使成核速率变大,氢的存在加速氧的扩散速率,使得退火时氧的内扩散和外扩散同时增强,并促进氧沉淀的生长,从而导致埋层增厚。室温氢离子注入比高温注入增厚效应明显。实验中,我们得到了增厚%区域,埋层不连续。氢的不同剂量能量搭配对富氧埋层的分布和形貌都有影响。进一步适当调整注入条件和退火工艺,有希望得到具有可观增厚致密连续埋层的材料,这对降低生产成本有重要意义。采用氮氧共注入形成新型敏感,并找到了比较好的注入能量、剂量搭配以制备高质量的牧希较,。从抗辐射原理出发认为琒一样具有天然的抗瞬态剂量率效应和抗вδ芰Α6缘图亮縎圆片进行了抗总剂量辐照的实验。发现辐射对器件的漏源电流特性、转移特性和亚闽值漏电特性等电学性能影响很小。实验结果说明低剂量财丫艹醪接糜诳狗銶器件的实际牧希哂泄憷τ们熬啊琒,,,,
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第一章文献综述作为“世纪的硅基集成电路技术”远兰桶耸甏笃谝岳矗技术在军用领域和商业领域都得到了迅猛发展。本章对牧霞捌渚窳煊虻挠τ米髁思蛞=樯埽备攀隽薙材料的主流制各技术,最后给出了本论文的主要工作。什么是传统集成电路采用体硅衬底。与之相比,际踉谔骞枰刖德癫一般为笞魑F骷迪至嗽F骷木蹈衾搿材料具有如图结构。体硅器件和骷慕峁谷缤所示。牧系挠诺牧系奶赜薪峁勾碨器件的优异性能,主要表现在以下方面琹。.
墨鱼塑王壁垒翌堕盟型丝茎堕塑塑堡堕堕型至——系统器件,如传感器等;速度:驱动电压一定时可提高速度%~%;功耗:可降低功耗%~%;软误差和辐照加固:减少软误差倍;可实现有源器件同衬底的全介质隔离,具有优良抗瞬时辐照和单粒子事件能力;运行温度:无热激发闩锁效应,阈值电压随温度变化小,高温下漏电流小,运行温度可达到妫集成密度:可提高%:工艺步骤:可减少%。半导体行业的现有主流生产材料是体硅,基于体硅的集成电路制备工艺已接近物理极限。牧兼容于体硅集成电路生产线,同时又大幅度提高器件性能,实现了摩尔定律上的跳跃.,是体硅的优秀替代品。际醯挠τ际醢拙抗辐照⒄苟矗忠压惴河τ糜诎氲继逍幸担高速特性:微处理器,高速通信,三维图象处理,先进多媒体等;低压低功耗应用:移动计算机,便携式电子设备,射频通信。以及其它要求功耗低、散热快的领域,如单芯片系统⑿∥佬堑龋光通信和应用:作为一种结构材料,可制作硅基集成光电器件,应用于高速宽带互联网和其它光网络的接;财构惴河τ糜谥谱魑⒒应用于恶劣环境:高温器件,高压器件,卫星或其它空间应用,武器控制系统等。下面对军、民两个领域姆⒄瓜肿醋骷虻ニ得鳌薄薄
⒌缱拥墓丶际军用微电子的需求特点可以概括为体积小,功耗低,高可靠,抗辐照”特殊情况下如核武器和军事卫星,抗辐照成了核心问题。体硅器件有源区与衬底连通,辐照环境下产生的大量电子空穴对会使电路失效】。国外抗辐照加固新材料和新结构器件的研究最初集中在侗κ贤庋拥ゾЧ,/言诰弥衅鹬匾W饔谩5牵琒器件要进行栅介质加固:外延层中缺陷密度大,降低了少数载流子寿命,导致截止电流大;存在特有的电离辐照效应,必须进行专门加固;同体硅工艺不兼容。因而骷的大规模集成化受到限制,应用范围难以拓宽。与腥朊拦谰鹿键技术的际趺挥幸陨先钡悖庇隨一样具有优良的抗辐照性能,在军用微电子领域中前景广阔。美国军用公司腟专用产品系列涵盖空间运载系统ù存器和专用集成电路⒄绞跸低巡航导弹控制系统所用的专用集成电路和高可靠、低功耗静态存储器⒄铰缘嫉ㄓ眉傻缏泛蚐、商用和军用卫星尴呦低场⑼ㄑ丁⑹荽怼⒌己健⒌饭芾怼⒖占湓怂慵算机和监视系统等ǹSτ糜蠳幕鹦翘铰氛屯