收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

SIMOX SOI材料红外光学以及电学性能研究

陈可炜  
【摘要】:被誉为“21世纪的硅集成电路技术”的SOI技术,由于SOI独特的结构特性,而被广泛的应用在低压、低功耗电路、高温器件、抗辐照器件以及光电子集成器件等微电子领域。SIMOX作为SOI技术的两种主流技术之一,已经进入了商品化阶段。SIMOX的商品化标志着SOI技术已经进入了实际应用阶段。随着SIMOX商品化的发展和深入,其质量控制问题和材料性能表征问题就显得尤为重要。本论文针对SIMOX实际生产过程中出现的质量控制问题和材料性能表征问题,从解决生产实际问题的目的出发,对原始注入的SIMOX红外光学特征、SIMOX的电学性能和SIMOX的Top Si层的电荷输运现象进行了系统的研究;并且根据SIMOX材料的特性,在对SIMOX的Top Si层/BOX的界面形貌和埋层(BOX)的漏电通道表征方面进行了大胆的创新性尝试,首次把导电原子力显微镜(C-AFM)方法引入到了SOI表征领域。 本论文针对椭偏(SE)方法在SIMOX质量控制过程中出现的信息获得滞后性问题展开了研究。采用透射电镜(TEM)、卢瑟福背散射能谱(RBS)和红外反射谱(IR)等分析手段对原始注入的SIMOX结构和性能进行了分析,根据原始注入的SIMOX材料的结构性质,结合多层介质膜光学理论,我们建立了原始注入的SIMOX光学理论模型。研究发现,波数范围为2000-5500cm~(-1)红外反射谱对原始注入的SIMOX的注入剂量反应非常敏感,即使注入剂量的微小变化也会使红外反射率上产生很大的变化。通过红外反射谱与注入剂量这种关系,可以准确的确定原始注入的SIMOX实际注入剂量与设定注入剂量产生的偏差。研究表明,对原始注入的SIMOX的红外反射谱的表征方法是一种准确的确定注入剂量的方法,解决了椭偏方法对剂量控制的滞后性的矛盾,是一种有效的控制SIMOX的BOX均匀性与注入剂量的质量控制方法。 针对SOI材料结构的特殊性,采用SIS结构电容模型和MOSOS结构电容模型对SIMOX的电学性能进行了表征。采用SIS电容模型,可以对腐蚀掉表面热氧化层的SIMOX样品进行电学性能测试,通过引入电荷耦合系数的方法把SIS电容简化成类似于MOS电容结构的等效电路。利用以栅压为变量的表面势的表达式可以得到全面的SIMOX的掺杂浓度、埋氧层厚度、固定氧化电荷和界面缺 摘要 ....贝.口....脚口班鱼鱼 陷等电学参数。通过MOSOS电容模型可以直接对没有腐蚀掉表面热氧化层的 SIMOX样品进行电学性能测试。利用MOSOS电容模型,一样可以得到全面的SIM0x 的掺杂浓度、氧化层厚度、固定氧化电荷和界面缺陷等电学参数。研究表明, 通过515电容模型得到SIM0x的电学参数最为理想,与实际的数值更为接近。 而通过MOSOS电容模型可以得到515电容模型得不到一些信息,一样具有重要 的参考价值。可以通过对MOSOS电容模型得到的S工MOX的电学参数结果分析不 同的因素对SIMOX电学性能的影响。两种方法相互补充,在SIMOX电学性能测 试上都具有重要的实用意义。 针对由于高剂量、高能量、大束流的氧离子注入产生的结构缺陷以及其他 工艺步骤所产生的沾污会在SIMOX的T叩Si层引入能级缺陷的问题,采用变温 霍耳效应(Hal 1 Effect)和深能级瞬态潜DLTS(Deep一Level Transient Spectoseopy)等研究手段,对S工MOX的Top 51层的电荷输运现象进行了系统 的研究。通过变温霍耳实验发现,在S工Mox样品的topsi层存在2.68 xlo一Zev 的浅能级。研究发现,在低温状态下,载流子在77一15OK之间为弱电离,随温 度升高超过150K后基本完全电离。载流子浓度表现为随温度升高而升高,进入 电离阶段后,载流子浓度变化不大。载流子迁移率表现为随温度升高而降低。 实验证明,虽然由于离子注入的原因在topsi层引入了氧施主,可是由于高温 退火的原因,氧施主很少,t叩Si层表现出的电学性能基本与体硅相同。通过 深能级瞬态谱发现在toPSi层存在位于E,=E,十0.22eV的深能级,深能级 杂质浓度为1.42 x 10,‘em一3,俘获截面为2.5 X 10一,6 em,。深能级的来源还不 能完全确定。可能是由于T叩Si层有重金属沾污的存在而引入的深能级缺陷, 或者是由于在T叩Si层有结构缺陷的存在造成的。 针对S工Mox生产的实际情况,首次把导电原子力显微镜(Conducting AtomiC Foree MICroscopy)作为一种表征手段引入到SxMOx 501的表征领域。采用导 电原子力显微镜C一AFM方法,可以同时获得S工Mox的T叩51/BOX界面的纳米级 的表面形貌和埋层(BOX)的漏电情况。导电原子力显微镜(C一AFM)实验结果 显示,在实验室内制备的SIMOX样品的ToP 51/BOX界面光滑,在埋层内的硅岛 和埋层(BOx)/衬底硅(Subsi)下界面的起伏。研究表明,导电原子力显微 镜(C一AFM)是一种有效快捷的表征顶层硅ToP 51/Box界面的表面形貌和埋层 摘要 旦里里里口里口口里里目口口旦口口 (BOX)漏电通道的方法。通过导电原子力显微镜(C一AFM)不但可以得到ToP 51/BOX界面纳米级的表面形貌,而且通过对导电原子力显微镜(C一AFM)获得的 电流图的和卜V曲线的分析分析,可以定性的了解埋层内的硅岛的密度、硅岛 的分布以及BOX/Subsi下界面的状态的信息。通过这些信息可以更加准确快捷 的获得S工MOX 501的BOX的


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘晓梅;L_nC_(01-x)C_(ux)O_(3-б)(L_n=L_a,P_r,E_u)的结构及电学性能[J];长春师范学院学报;1993年06期
2 邢学玲;闵新民;李小雷;;Ca_3Co_4O_9的柠檬酸盐溶胶凝胶合成及其电学性能[J];河南理工大学学报(自然科学版);2007年06期
3 贺桂芳;李嘉禄;;关于温度对树脂基复合材料性能影响的研究进展[J];天津工业大学学报;2009年04期
4 刘文婷;刘正堂;闫锋;田浩;刘其军;;氧气对磁控溅射HfO_2薄膜电学性能的影响[J];硅酸盐通报;2010年05期
5 沐嘉龙,何华春;对Pt-Lu合金反常力学和电学性能的研究[J];中国稀土学报;1995年01期
6 崔鑫,吴健;应力条件下单壁氮化硼纳米管结构、力学和电学性质[J];清华大学学报(自然科学版);2005年06期
7 李伟;贺媛;刘廷华;杨杰;;碳纳米管在高分子材料力学和电学改性中的应用进展[J];工程塑料应用;2005年12期
8 田晨光;严明;梅炳初;;三元层状氮化物(Ti_2AlN)陶瓷的研究[J];稀有金属快报;2006年06期
9 陆晋;汪建敏;许晓静;;SiC_p尺寸及含量对SiC_p/Cu基复合材料电学和力学性能的影响[J];热加工工艺;2007年20期
10 朱大鹏;罗乐;;铝阳极氧化基板制备过程对埋置型Ta-N薄膜电阻的影响[J];半导体学报;2008年04期
11 李强;夏志国;斯琴毕力格;;Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3-PbZrO_3陶瓷在准同型相界附近的结构与性能研究[J];稀有金属;2009年01期
12 张晓靖;李显波;邢明杰;;壳聚糖纤维性能的分析[J];山东纺织科技;2009年04期
13 范素华;张丰庆;车全德;于冉;田清波;;烧结温度对Sr_2Bi_4Ti_5O_(18)铁电陶瓷性能的影响[J];材料热处理学报;2009年06期
14 梁小燕;闵嘉华;王长君;桑文斌;顾莹;赵岳;周晨莹;;Au/CdZnTe电极接触的热处理优化工艺(英文)[J];稀有金属材料与工程;2009年12期
15 刘小英;黄晓巍;胡玉燕;;复合掺杂8YSZ陶瓷性能的研究[J];材料导报;2009年24期
16 王晓琳;姜洪义;任卫;;Bi_2Te_3基热电材料的微观结构与电学性能(英文)[J];材料科学与工程学报;2010年02期
17 陈翠翠;李德朴;于湖生;;薄荷粘胶纤维基本性能的研究[J];山东纺织科技;2010年05期
18 袁果;黎建明;张树玉;刘伟;闫兰琴;;氧分压对掺钼氧化铟透明导电薄膜光电性能的影响[J];功能材料与器件学报;2011年01期
19 于英俊;马传国;蒋杰;;碳纳米管改性对环氧树脂复合材料热学和电学性能的影响[J];材料导报;2009年S1期
20 袁昌来;刘心宇;杨云;轩敏杰;周昌荣;;BaBiO_3掺杂BaFe_(0.4)Sn_(0.6)O_3负温度系数热敏电阻的电学性能(英文)[J];硅酸盐学报;2011年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 董利民;田杰谟;张宝清;;碳陶瓷复合材料热学和电学性能研究[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
2 陈娜;曹江利;乔利杰;;高温氢致氧化铝电学性能改性的研究[A];第四届全国反应堆物理与核材料学术研讨会论文集[C];2009年
3 赵东宇;赵冬梅;吴捷;雷清泉;;碳纳米管/聚乙烯复合材料的研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
4 冯保林;薛昊;熊兆贤;;掺杂Y~(3+)对BiFeO_3陶瓷电学性能的影响[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(2)[C];2007年
5 曾尤;英哲;成会明;;碳纳米管/聚甲醛复合材料的制备及其正温度系数效应[A];第20届炭—石墨材料学术会论文集[C];2006年
6 井源源;刘艳辉;孟亮;;多晶FeS_2薄膜电学性能的研究与进展[A];2006年全国功能材料学术年会专辑[C];2006年
7 王媛玉;吴家刚;肖定全;朱建国;吴浪;;(K_(0.54)Na_(0.46))NbO_3-LiSbO_3无铅压电陶瓷的电学性能与相结构[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(2)[C];2007年
8 金敏;徐家跃;何庆波;房永征;;砷化镓单晶的改进型坩埚下降法生长研究[A];第15届全国晶体生长与材料学术会议论文集[C];2009年
9 杨胜辉;朱铁军;赵新兵;;快速凝固法制备(Ge_(1-y)Sn_yTe)_x(AgSbTe_2)_(100-x)化合物热电材料的电学性能[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(4)[C];2007年
10 魏爱香;张幸福;;Ta_2O_5薄膜的结构和电学性能研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(2)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李春燕;掺硼金刚石膜的制备及其电学性能研究[D];吉林大学;2006年
2 罗振飞;氧化钒薄膜的制备及其电学、光学特性研究[D];电子科技大学;2012年
3 梅启林;纳米碳纤维的表面处理及其聚合物复合材料的性能研究[D];武汉理工大学;2008年
4 余厉阳;微型压电变压器的研究[D];浙江大学;2005年
5 吴南春;电子辅助化学气相沉积法(EACVD)制备纳米金刚石薄膜及其光电性能的研究[D];上海大学;2008年
6 胡建民;GaAs太阳电池空间粒子辐照效应及在轨性能退化预测方法[D];哈尔滨工业大学;2009年
7 王玉泉;钒氧化物纳米材料的制备和性能[D];清华大学;2008年
8 贾建峰;多层铁电薄膜的制备及其电性能研究[D];兰州大学;2006年
9 范艳华;钛酸锶钡薄膜在金属铜箔上的制备及其性能研究[D];中国海洋大学;2009年
10 鲍桥梁;碳纳米管在电场中的控制生长及其模拟计算与物理化学性能研究[D];武汉大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙旭辉;层状钙钛矿型Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)铁电薄膜的取向控制生长研究[D];青岛大学;2009年
2 陈海龙;氮离子注入硅中氮及氮相关复合体的研究[D];浙江大学;2006年
3 颜芳;纤维相复合强化Cu-12%Ag合金的研究及稀土元素的作用[D];浙江大学;2003年
4 段光凤;有机发光器件的制备及特性研究[D];暨南大学;2005年
5 徐苏龙;Bi的非化学计量对(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.93)Ba_(0.07)TiO_3压电陶瓷结构和电学性能的影响[D];武汉理工大学;2006年
6 贾春燕;碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备及性能研究[D];中南大学;2008年
7 郭振;单壁碳纳米管的CVD制备、空气氧化提纯及其导电性能研究[D];首都师范大学;2009年
8 张兴旺;氧化物透明导电薄膜的溶胶—凝胶法制备[D];西安理工大学;2002年
9 陈欣;脉冲激光沉积法制备ZnO:Al透明导电薄膜的研究[D];武汉大学;2005年
10 黎传礼;SOI的电学性能测试以及低功耗SOI DRAM的设计研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 顾定槐;瓦克与肖特合建硅晶片基地[N];中国化工报;2007年
2 妮旎 亚明;“国字号”涂料产品检验中心落户顺德[N];中国建设报;2007年
3 姚轶文;人造草坪 天然草坪各有利弊 用哪种要综合考虑[N];中国花卉报;2006年
4 于洋 张兆军;半导体/绝缘高分子复合材料研究获重大突破[N];中国技术市场报;2010年
5 中科院院士 陈星弼;愿第二次电子革命发生在中国[N];光明日报;2001年
6 通讯员 柳辉强、李素现 记者 蔡计锁;宁晋太阳能单晶硅产量占世界二成[N];河北日报;2004年
7 王迅;河北宁晋太阳能单晶硅产量占世界二成[N];中国有色金属报;2004年
8 李颖;CSP 内存封装技术的革命[N];北京科技报;2002年
9 志勇;CSP内存封装技术的革命[N];国际商报;2002年
10 本报记者 薛冬 通讯员 谭少容;碳纳米管身价何以远高于黄金[N];光明日报;2001年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978