单晶硅中氢与辐照缺陷的相互作用

单晶硅中氢与辐照缺陷的相互作用

一、单晶硅中氢与辐照缺陷的相互作用(论文文献综述)

杨帅,陈贵锋,王永[1](2014)在《快中子辐照直拉硅中非晶区的FTIR研究》文中研究指明利用Fourier变换红外光谱技术研究了高剂量快中子辐照直拉单晶硅中的辐照缺陷。研究表明,当中子剂量超过1018n·cm-2,在硅晶体会引入大量的非晶区和少量的非晶层(由连续的非晶区组成),分别在FTIR光谱中引入485和529.2 cm-1两个吸收带。退火实验表明,非晶区(485 cm-1)经150℃热处理后开始再结晶,有效的退火温度约为300℃;非晶层(529.2 cm-1)经300℃热处理后开始再结晶,有效的退火温度为500℃左右。

张旭峰[2](2010)在《电子辐照在改善晶体管TS参数方面的计算机统计分析研究》文中研究指明利用电子束辐照是在改善功率双极晶体管存储时间TS方面已逐步取代中子辐照或钴-60辐照的一种新兴技术。在半导体器件制造中使用电子辐照能极大的改善双极晶体管存储时间TS的一致性,加快生产效率,降低生产成本。09年3月深圳深爱半导体有限公司成立“电子辐照取代钴-60辐照改善存储时间TS均匀性”的项目组,作者被任命为小组组长,专门统筹负责整个工艺转换工作。在项目开始之前,原来的辐照工艺一直延续的是建厂时的钴-60辐照,在长达十几年的生产过程中,并没有在辐照方面做任何调整。08年经济危机对半导体器件制造公司提出了更加严苛的要求,而存储时间TS的控制更是各方厂家争相拼抢的重点。在经历6个月项目运作后,最终完成了项目确认。整个项目运作过程通过了解辐照加工行业的背景,研究了在实际生产工程中电子辐照作用于功率双极晶体管的实际原理,通过结合自身公司产品辐照加工的试验数据,制定出适用与具体生产的实际生产流程和工艺参数,找出最佳的适用于生产实际操作的完备工艺流程。并经6个月的项目运行,通过后期数据收集对比最终在10年3月完成了整个项目的验收,并报公司通过。本论文正是“电子辐照取代钴-60辐照改善存储时间TS均匀性”的项目组完整的总结。主要研究内容为:1.探究辐照加工的发展概况2.研究辐照加工在半导体器件加工中的辐照机理3.研究功率型晶体管的在节能灯使用中的几个特殊参数的原理4.详细研究了针对半导体器件功率型晶体管的电子辐照工艺条件

王宇鑫[3](2008)在《硅基半导体中微观缺陷和电子结构对材料光电性能的影响》文中研究说明本文用正电子湮没技术研究了正电子辐照、光照射以及低温热处理对单晶硅太阳电池的微观缺陷和输出特性的影响。采用电子陶瓷工艺,在不同的烧结温度下制备了多孔二氧化硅陶瓷,用正电子湮没寿命谱和多普勒展宽谱对其微观缺陷和结构进行研究。实验结果表明:(1)采用正电子湮没辐射作为光源时,太阳电池无电流和电压输出,正电子辐照前后太阳能电池样品的I-U特性曲线基本重合。正电子对样品的辐照损伤有限,不改变太阳能电池的伏安输出特性。(2)单晶硅太阳电池的光电转换效率随光照时间的增加而呈总体下降的态势,且下降一定程度后转换效率基本不变。经历150℃和200℃热处理之后,效率衰减可以回复,在200℃下热处理回复程度更好。(3)太阳电池样品在经历12小时的长时间灯光辐照过程中,转换效率逐渐下降,然后达到一个稳定的值。样品被灯光辐照后,其商谱的峰高下降,峰位对应的动量增大。在经历200℃左右热处理之后,效率衰减又可以回复。对应的商谱峰高上升,但仍低于原来的峰高,峰值对应的动量减小。(4)辐照后电池样品中的硼氧复合体缺陷回复速率与热处理温度有关,热处理温度越高,缺陷回复的程度越高,缺陷中的氧含量越低。对应的商谱谱峰中,150℃热处理的太阳电池样品商谱峰的峰高较低,峰位对应的电子动量较高。200℃热处理的太阳电池样品商谱的峰高较高,峰位对应的电子动量较低。(5)氧原子中的2p电子动量高于硅原子的3p电子动量,因此,二氧化硅商谱在11.8×10-3m0c处有一个相对较高的峰值。(6)原态二氧化硅微观缺陷较多,孔隙较大,因此其商谱峰值低于二氧化硅晶体的峰值。(7)在低于1000℃下烧结的二氧化硅烧结体,其谱峰峰高随烧结温度的升高而逐渐下降,长寿命τ3的值随烧结温度的升高而上升。(8)在1000℃、1150℃、1250℃下烧结的二氧化硅烧结体,其谱峰峰值随着烧结温度的升高而逐渐升高,寿命参数τ1、τ2和τ3的值随着烧结温度的升高而逐渐下降。(9)在1250℃、1350℃、1500℃下烧结的二氧化硅烧结体发生了晶型转变,其谱峰峰值随着烧结温度的升高而逐渐降低,寿命参数τ1、τ2和τ3的值随着烧结温度的升高而逐渐升高。

陈静[4](2002)在《水等离子体离子注入形成SOI结构材料的研究》文中指出绝缘体上的硅(SOI)技术以其独特的结构在低压、低功耗电路,高温、抗辐照器件以及集成光电子器件方面有着广泛的应用。1998年IBM公司首次使用SOI技术成功制造出微处理器等高性能芯片标志着SOI材料从军用向大规模商业应用的转折。目前制约SOI技术商业应用的重要因素之一是SOI圆片过低的产量和过高的价格,主要原因是使用传统线扫描式离子注入机需要很长时间才能达到所需的注入剂量(1017~1018cm-2)。等离子体离子注入(PⅢ)技术由于其强束流和大面积注入方式而有希望在SOI材料制备方面获得突破。本论文创造性地采用水等离子体离子注入方式代替传统的氧离子注入方式来制备SOI结构材料,由于水等离子体中的三种离子H2O+、HO+和O+质量数相差很小,克服了氧等离子体中因O2+和O+质量数相差大而引起的氧在硅中的分布弥散,使注入硅后的氧射程分布相对集中,比较容易退火后形成SOI结构材料。我们使用无质量分析器的离子注入机,模拟等离子体离子注入过程,成功地在该注入机上用水等离子体离子注入制备出了界面陡峭、平整,表层硅单晶质量好,埋层厚度均匀的薄型SOI材料。 本论文还系统地研究了不同注入剂量、注入能量、注入时基底温度以及退火温度对所形成SOI结构性能的影响,借助XTEM、SIMS、SRP、RBS、IE、Raman、AES、XPS等测试分析手段,我们发现,与传统注氧隔离(SIMOX)技术类似,存在着“剂量窗口”形成优质的SOI材料,但在水等离子体离子注入方式中SOI材料结构质量对剂量变化更为敏感,随着注入剂量的增大,SOI材料的埋层厚度增大而表层硅厚度减小。通过调节注入能量可获得所需要的不同表层硅厚度的SOI结构材料,但为获得高质量的SOI材料,注入能量需要和注入剂量有合适的匹配。通过调节注入能量与剂量,可获得氧化埋层厚度约70~180nm,表层硅厚度约50~150nm范围的薄型甚或超薄型SOI结构材料。 本论文一个重要发现是以水等离子体离子注入方式所形成埋层SiO2厚度得到了大幅度的展宽,相比传统SIMOX法,其展宽幅度高达50%,这一重要发现为降低注入时间和SOI制备成本提供了有效的途径。SIMS结果表明水离子原注入样品中的氢分布出现了明显的双峰分布状态,这两个峰的峰位分别位于注入氧分布浓度峰值Rp的两侧,并且与退火样品的氧矩形分布的两边位置基本重合。结合XTEM结果可知这两个氢浓度峰分别对应氧注入引起的缺陷浓度峰值Dp处和尾部缺陷 摘 要层的最高密度缺陷区域。独特设计的氮气氛退火及分步退火实验证明了原注入样品的缺陷层中氢及氢致缺陷的存在使得在退火过程中加速外界气氛中的氧扩散进来,并成为强捕获中心使扩散进来的氧滞留于缺陷层从而促使氧缺陷层中的氧沉淀生长,加速了高温退火中的内部热氧化过程,从而形成了比传统相同剂量SIMOXSOI厚得多的氧化埋层。 改变注入时基底温度我们发现过低的基底温度将造成表层硅单晶质量差。另外,形成的SOI结构埋层厚度也随基底温度变化而不同,这可能是氢扩散随温度变化造成浓度区位置不同从而对氧沉淀作用也不同所致。通过对硅中氧沉淀成核和生长的热动力学原理分析,我们认为硅中氧沉淀的生长需要过饱和的间隙氧存在以及一定温度下氧沉淀比临界晶核大的两个必要条件。结合不同退火温度下样品的微结构变化情况,我们发现在水等离子体离子注入方式形成SOI结构过程中,存在着与传统 SIMOX有所差别的 Oswald ipening过程,其相应的退火过程中氧化埋层形成机制为:退火过程中的氧沉淀成核及生长由于氢的存在而被加速,尤其是在氧离子缺陷浓度峰值Dp附近区域,在大量缺陷及氢致缺陷的相关作用下,氧扩散速度加快很多,氧沉淀的成核数目及生长速率远大于传统SIMOX法,因此更 多的氧沉淀会大子当时温度下的临界晶核,长大并与众多的相邻氧沉淀合并从而形成连续埋层,小于临界晶核的氧沉淀则溶解重新成为间隙氧扩散。

王启元,林兰英,王建华,邓惠芳,谭利文,王俊,蔡田海,郁元桓[5](2002)在《单晶硅中氢与辐照缺陷的相互作用》文中研究表明对 NTD氢区熔单晶硅进行了不同温度下等时退火 ,采用 Hall电学方法测量了电阻率、迁移率随退火温度的变化规律 .利用红外吸收技术测量了单晶硅氢区熔退火前后及 NTD氢区熔单晶硅不同退火温度下与氢、辐照缺陷有关的红外振动吸收峰变化 ,对辐照缺陷的退火行为进行了探讨 .实验证实 NTD氢区熔单晶硅在 15 0~ 6 5 0℃范围内等时退火具有显着特点 :在 5 0 0℃下退火 ,出现电阻率极小值 ,即出现浓度很高的过量浅施主 ;P型向 N型转变温度为 4 0 0℃ ,迁移率恢复温度为 5 0 0℃ ,载流子恢复温度为 6 0 0℃ ,均明显低于 NTD氩区熔单晶硅转型温度及迁移率和载流子恢复温度 ,这与氢积极参与辐照缺陷相互作用直接相关

李灿国,姚秀琛,秦国刚[6](1986)在《质子注入直拉硅中缺陷的研究》文中研究表明对比电子辐照和氦、硼离子注入,研究了质子注入n型和P型直拉硅中产生的缺陷及其退火行为.指出我们所观察到的n型样品中的电子陷阱E(0.30)是质子注入所特有的,它很可能是与氢有关的深能级.与电子辐照对比,离子注入在E(0.41)附近引入了除双空位及磷空位以外的新的缺陷.质子注入引入的氢能使n型样品中各电于陷阱的退火温度有不同程度的降低;在P型样品中,当质子注入剂量为5 × 1010/cm2与1.5 × 1011/cm2时,各空穴陷阱的退火温度降低并会聚在150℃,但当质子注入剂量大于或等于5 × 1011/cm2时,注入的氢对各空穴陷阱的退火没有明显的影响.对以上现象作了分析与讨论.

杜永昌,张玉峰,秦国刚[7](1984)在《低剂量中子辐照氢气氛和氩气氛生长区熔硅的深能级瞬态谱研究》文中研究说明用深能级瞬态谱研究了如下三种N型区熔硅在低剂量中子辐照下的电子陷阱及其退火行为,(1)氩气氛生长,(2)氢气氛生长,(3)氢气氛生长并在中照前作650℃/30分热处理.含氢样品中A中心的生成率约为同剂量中照不含氢样品的50%.由于热释放空位,从室温到190℃热退火过程中A中心和双空位的浓度随退火温度的升高而增加.当退火温度高于230℃,中照含氢硅中A中心和双空位浓度的下降比不含氢硅样品要快得多,这可用原子氢的扩散加速了对缺陷的钝化来解释.等时退火到高于250℃,氢气氛和氩气氛生长区熔硅样品都出现了新的电子陷阱,对它们的可能结构进行了讨论.

张正南,许振嘉[8](1982)在《中子辐照含氢FZ-Si的红外吸收研究》文中指出对于中子辐照的n-FZSi(H2),利用红外吸收光谱研究了由于辐照所产生的各种与氢有关的缺陷态。在未辐照的样品和辐照的样品中分别发现了未曾报道的1992cm-1和1857cm-1吸收峰。对于在n-FZSi(H2)所引起的本征吸收峰和辐照损伤吸收峰,进行了讨论和指派。2150cm-1吸收峰则被认为是由于氢施主所引起的。

二、单晶硅中氢与辐照缺陷的相互作用(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、单晶硅中氢与辐照缺陷的相互作用(论文提纲范文)

(1)快中子辐照直拉硅中非晶区的FTIR研究(论文提纲范文)

1 引言
2 实验
3 结果与讨论
4 结论

(2)电子辐照在改善晶体管TS参数方面的计算机统计分析研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 辐照加工概述
        1.1.1 辐照加工的发展概况
        1.1.2 国外辐射加工
        1.1.3 国内辐射加工
        1.1.4 辐照加工在工艺领域的应用
        1.1.5 深圳电子辐照企业的发展现状
        1.1.6 电子辐照在灯用晶体管方面的应用
    1.2 辐照源
    1.3 电子加速器
    1.4 深爱公司在改善功率晶体管存储时间TS 方面的现有工艺
    1.5 本论文的选题背景和研究内容
第二章 电子辐照在改善功率晶体管存储时间TS方面的机理研究
    2.1 功率晶体管在电子镇流器、节能灯电路中的作用
    2.2 钴-60 辐照机理介绍
        2.2.1 钴-60 辐照机理
        2.2.2 原子移位
        2.2.3 级联碰撞引起的损伤扩展
        2.2.4 钴-60 辐照特点
    2.3 电子辐照机理介绍
        2.3.1 电子辐照原理
        2.3.2 电子辐照操作程序及结构图
        2.3.3 电子辐照主要优点
第三章 电子辐照工艺在改善存储时间TS方面的统计分析研究
    3.1 确认电子辐照工艺的操作方案
        3.1.1 确定电子辐照试验思路
        3.1.2 使用少量试验片确定型号、剂量和退火温度之间的关系
        3.1.3 扩大试验数量确认辐照剂量和退火温度
        3.1.4 对部分型号分档位辐照,确定最终试验模型
    3.2 对比深圳电子辐照和宁波电子辐照在改善存储时间方面的差别
        3.2.1 对比深圳电子辐照和宁波电子辐照TS 对比
        3.2.2 对比深圳电子辐照和宁波电子辐照小电流放大倍数对比
    3.3 对比封装后电子辐照和钴-60 辐照在改善存储时间方面的离散
    3.4 对比封装前后电子辐照存储时间方面的变化
第四章 工艺推广中的问题
    4.1 剂量的确定
    4.2 操作的规范化
第五章 推广后跟踪确认
第六章 总结
致谢
参考文献

(3)硅基半导体中微观缺陷和电子结构对材料光电性能的影响(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 太阳能电池的发展历程及现状
    1.2 晶体硅太阳电池材料中的缺陷和杂质
        1.2.1 直拉单晶硅中的位错
        1.2.2 直拉单晶硅中的氧
        1.2.3 直拉单晶硅中的碳杂质
        1.2.4 直拉单晶硅中的氢杂质
        1.2.5 直拉单晶硅中的金属杂质和沉淀
    1.3 单晶硅中光致衰减的研究现状
    1.4 SiO_2陶瓷的烧结
        1.4.1 陶瓷烧结的相关知识
        1.4.2 SiO_2体系相图
    1.5 研究方法、内容和意义
第二章 正电子湮没技术原理
    2.1 概述
    2.2 正电子学的基本理论
        2.2.1 正电子及正电子湮没
        2.2.2 正电子湮没率和电子密度
        2.2.2.1 均匀电子气系统中的正电子湮没率
        2.2.2.2 非均匀电子系统中的正电子湮没率
    2.3 正电子实验方法
        2.3.1 正电子湮没寿命谱测量
        2.3.2 多普勒展宽能谱测量
第三章 单晶硅太阳电池
    3.1 太阳能电池的原理
        3.1.1 p-n结的能带结构
        3.1.2 光生伏特效应
    3.2 晶体硅太阳能电池
        3.2.1 晶体硅太阳能电池的结构
        3.2.2 晶体硅太阳能电池的等效电路
        3.2.3 晶体硅太阳电池的相关参数
    3.3 单晶硅太阳电池的制备
        3.3.1 高纯多晶硅的制备
        3.3.2 单晶硅的制备
        3.3.3 硅晶片的加工
        3.3.4 扩散制结
        3.3.5 氮化硅钝化与APCVD淀积TiO_2减反射层
        3.3.6 丝网印刷正背面电极浆料,共烧形成金属接触
第四章 单晶硅太阳电池效率与缺陷研究
    4.1 引言
    4.2 实验方法
    4.3 实验过程及结果讨论
        4.3.1 单晶硅太阳电池输出特性测试
        4.3.2 单晶硅太阳电池正电子辐照测试
        4.3.3 单晶硅太阳电池灯光辐照测试
        4.3.4 热处理对单晶硅太阳电池转换效率的影响
        4.3.5 灯光辐照-热处理两步处理过程的正电子湮没多普勒展宽谱
    4.4 小结
第五章 多孔SiO_2的正电子湮没研究
    5.1 引言
    5.2 实验过程
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 正电子寿命谱研究
        5.3.2 符合正电子湮没辐射Doppler展宽谱测试
    5.4 小结
第六章 总结
参考文献
致谢
硕士期间完成论文情况

(4)水等离子体离子注入形成SOI结构材料的研究(论文提纲范文)

致谢
中文摘要
英文摘要
目录
第一章 文献综述
    1.1 引言
    1.2 SOI技术的发展
    1.3 SOI材料制备技术
    1.4 SOI材料质量表征技术简介
    1.5 SOI技术的应用
    1.6 SOI材料的市场需求
    1.7 SOI技术国内发展状况
    1.8 本论文工作
    参考文献
第二章 水等离子体离子注入形成SOI结构材料
    2.1 引言
    2.2 水等离子体离子注入代替氧离子注入的原因
    2.3 离子注入机描述
    2.4 实验方法
    2.5 水等离子体离子注入形成SOI结构
    2.6 氧离子注入样品结果与分析
    2.7 本章小结
    参考文献
第三章 SOI结构与离子注入剂量的关系
    3.1 引言
    3.2 实验方法
    3.3 结果与分析
        3.3.1 原注入及退火样品的SIMS结果
        3.3.2 退火样品的XTEM结果
        3.3.3 与传统SIMOX-SOI对比分析
        3.3.4 原注入样品的XTEM结果
        3.3.5 不同剂量样品的IR反射谱和Raman谱分析
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 注入离子能量对SOI结构的影响
    4.1 引言
    4.2 实验方法
    4.3 结果与分析
        4.3.1 退火样品的XTEM结果
        4.3.2 传统低剂量SIMOX退火样品结果对比
        4.3.3 原注入样品的XTEM结果
        4.3.4 原注入和退火样品的SIMS结果
        4.3.5 注入能量与注入剂量的匹配
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 水等离子体离子注入形成SOI材料中埋层的展宽现象
    5.1 引言
    5.2 实验方法
    5.3 结果与分析
        5.3.1 水等离子体离子注入方式形成SOI材料的埋层层宽现象
        5.3.2 水等离子体离子注入TRIM模拟
        5.3.3 退火气氛的影响
        5.3.4 原注入样品中氢的分布
        5.3.5 埋层展宽原因讨论
    5.4 本章小结
    参考文献
第六章 离子注入及退火温度对形成SOI材料的影响
    6.1 引言
    6.2 实验方法
    6.3 结果与分析
        6.3.1 注入基底温度对SOI结构的影响
        6.3.2 退火温度对SOI结构的影响
        6.3.3 退火过程中SOI结构的形成机制讨论
    6.4 本章小结
    参考文献
第七章 结论
攻读博士学位期间发表文章目录
作者简历

(5)单晶硅中氢与辐照缺陷的相互作用(论文提纲范文)

1 引言
2 实验方法
3 实验结果与讨论
    3.1 高阻氢区熔硅、氢区熔热处理前后直拉单晶硅红外光谱
    3.2 等时退火电阻率、载流子浓度变化
    3.3 等时退火迁移率变化
    3.4 硅氢键红外振动吸收光谱变化
4 结论

(7)低剂量中子辐照氢气氛和氩气氛生长区熔硅的深能级瞬态谱研究(论文提纲范文)

引言
实验细节
实验结果及讨论
    1. 中子辐照区熔硅的DLTS谱
    2. 缺陷的产生率
    3. A中心和双空位的退火特性
    4. 退火过程产生的新的缺陷
结论

四、单晶硅中氢与辐照缺陷的相互作用(论文参考文献)

  • [1]快中子辐照直拉硅中非晶区的FTIR研究[J]. 杨帅,陈贵锋,王永. 硅酸盐通报, 2014(10)
  • [2]电子辐照在改善晶体管TS参数方面的计算机统计分析研究[D]. 张旭峰. 电子科技大学, 2010(02)
  • [3]硅基半导体中微观缺陷和电子结构对材料光电性能的影响[D]. 王宇鑫. 广西大学, 2008(01)
  • [4]水等离子体离子注入形成SOI结构材料的研究[D]. 陈静. 中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所), 2002(02)
  • [5]单晶硅中氢与辐照缺陷的相互作用[J]. 王启元,林兰英,王建华,邓惠芳,谭利文,王俊,蔡田海,郁元桓. 半导体学报, 2002(01)
  • [6]质子注入直拉硅中缺陷的研究[J]. 李灿国,姚秀琛,秦国刚. 半导体学报, 1986(04)
  • [7]低剂量中子辐照氢气氛和氩气氛生长区熔硅的深能级瞬态谱研究[J]. 杜永昌,张玉峰,秦国刚. 半导体学报, 1984(01)
  • [8]中子辐照含氢FZ-Si的红外吸收研究[J]. 张正南,许振嘉. 物理学报, 1982(07)

标签:;  ;  ;  ;  ;  

单晶硅中氢与辐照缺陷的相互作用
下载Doc文档

猜你喜欢