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SOI晶圆材料正在成为制备IC芯片的重要原材料。本论文第一部分从SOI晶圆的微结构入手,分析了工艺条件对微结构的影响。实验中利用TEM,系统研究了3种工艺条件下的SOI材料的微结构,对于其顶层硅及埋层的厚度、厚度的均匀性进行了定量分析,对于高剂量SIMOX样品中存在的硅岛密度进行了估算,并对顶层硅中的结构缺陷进行了观察分析。文章还讨论了硅岛的尺寸分布,硅岛取向及产生的机理。
在这三种SOI样品中,利用发光显微镜,我们发现了电致发光现象,并对此进行了系统的研究。根据我们的检索,这是首次在SOI材料中观察到这种电致发光现象。研究发现,电致发光的不对称性可以被归结于电学性质的不对称性,而这种电学的不对称性,可以进一步地归结为结构的不对称性。对样品施加正、反偏压时,在同一位置可发现发光点,面密度在102/cm2左右,其发光强度与偏压的极性以及大小有关。发光显微镜和OBIRCH系统被用来对击穿前后的样品做失效分析,发现了发光点和击穿点之间的对应关系。基于发光中心理论和量子限制.发光中心理论,我们讨论了三种样品的电致发光机制。