等離子體浸沒(méi)注入技術(shù)對(duì)半導(dǎo)體材料的改性研究.pdf

1、等離子體浸沒(méi)注入(Plasma Immersion Ion Implantation，PIII)技術(shù)是一種新型的離子注入技術(shù)，由于其擁有非視線(xiàn)性的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于材料表面處理工藝。PIII技術(shù)從最初冶金學(xué)方面的應(yīng)用，逐漸轉(zhuǎn)向?qū)ι锔叻肿硬牧弦约鞍雽?dǎo)體微電子材料領(lǐng)域。我們對(duì)自行搭建的PIII設(shè)備，進(jìn)行了離子注入劑量標(biāo)定以及材料改性的一些研究。本論文使用PIII技術(shù)研究了p型ZnO材料制備和SOI(Siliconon Insulator)

2、材料中氧注入的研究。
　　本文提出了一種全新的PIII劑量標(biāo)定方法，該方法基于電流測(cè)量，采用電流積分剔除二次電子影響，得到最后的離子注入劑量。當(dāng)注入電壓發(fā)生改變時(shí)(即二次電子的產(chǎn)量發(fā)生變化)，在計(jì)算方法中引入電壓矯正因子加以修正。當(dāng)注入電壓脈寬發(fā)生改變時(shí)，基于Child-law的劑量標(biāo)定理論模型存在著一定的誤差，本研究對(duì)加入了對(duì)電壓脈寬的修正。
　　采用PIII技術(shù)制備p型ZnO的研究中，研究首先使用脈沖激光沉積(Pulse

3、dLaser Deposition，PLD)方法生長(zhǎng)ZnO薄膜，再對(duì)其進(jìn)行氮離子注入的摻雜。PIII離子注入后，樣品在800℃快速退火(Rapid Thermal Annealing，RTA)。使用PIII變化電壓的注入形式制備得到了氮摻雜的p型ZnO薄膜，其空穴載流子濃度為9.74×1014 cm-3，接近1015 cm-3濃度。而載流子遷移率為6.52 cm2·V-1·s-1。但當(dāng)注入劑量超過(guò)一定值，樣品在退火后，其中的氮元素發(fā)生聚

4、集形成疊氮化鋅Zn(N3)2。
　　使用摻雜磷元素的ZnO薄膜作為對(duì)比實(shí)驗(yàn)：采用原位生長(zhǎng)PLD方法制備不同摻雜濃度的ZnO薄膜樣品，RTA退火處理。適量的五氧化二磷摻雜對(duì)ZnO的結(jié)晶性能有所幫助，而2％濃度的摻雜濃度的結(jié)晶性能最好。RTA退火處理后，可得到p型ZnO薄膜，其空穴濃度為1.70×1017cm-3，空穴遷移率為13.00cm2·V-1·s-1，同時(shí)探討了磷摻雜p型ZnO的形成機(jī)理。
　　此外本文嘗試了采用PIII