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《中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)》 2002年
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新型氮氧复合埋层SOI及其抗总剂量辐照研究

刘相华  
【摘要】: SOI(Silicon on Insulator)材料作为抗辐照器件材料在国防、宇航等领域得到广泛应用。但由于绝缘埋层的引入,使得材料本身的抗总剂量辐照能力反而不如体硅材料。为了解决这一问题,科学家们已经使用了许多方法来加固SOI器件。 为了解决SOI材料的抗辐照总剂量问题,我们提出使用氮氧共注入形成的多埋层SOIM新结构。 我们采用不同能量氮氧离子分步注入和分步退火工艺成功制备了具有Si/Si-N-O/Si_3N_4/Si结构的新型SOIM材料。解决了单纯注入氮离子所形成的材料上界面不平整的问题。利用XTEM、SIMS和扩散电阻的手段测试了上述材料的结构和电学性能。发现在退火过程中各元素会向界面迁徙,造成成分的富集。同时还观察到在埋层中元素呈环状富集分布的现象。这一观察有利于进一步揭示三元系埋层的形成过程。 运用改进的IRIS程序初步模拟了上述工艺过程。得到了与测试结果大致一致的模拟结果。为以后精确模拟该工艺奠定了基础。 测量了键合减薄SOI、低剂量SOI和我们制备的新型SOIM材料的辐照前后的C-V曲线。在这些材料上制备了P沟MOS器件,测试了这些器件在辐照前后的阈值电压变化。分析了它们产生辐照总剂量效应的机理。评价了它们的抗辐照总剂量的能力。初步肯定我们制备的新型SOIM材料的抗辐照总剂量能力优于上述其它材料。 运用分形理论分析了SIMOX-SOI的上界面粗糙度。为SOI界面研究提供了一种新的分析手段。研究发现热氧化所形成的Si/SiO_2界面的分形上界明显大于SIMOX-SOI的。结合具体工艺,我们提出了自己的解释。这一发现有助于进一步理解SIMOX-SOI的形成过程。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TG174.4

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