集成电路制造论文

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1、离子注入掺杂对ZnO薄膜性能的影响TheinfluenceofionimplantationontheZnOthinfilm姓名:郝秀秀西安电子科技大学摘要氧化锌(ZnO)是一种重要的宽禁带(室温下Eg--3．37eV)直接带隙半导体材料。离子注入是将具有高功能的掺杂离子引入到半导体中的一种工艺．其目的是改变半导体的载流子浓度和导电类型.本论文是利用离子注入技术进行掺杂和热退火处理ZnO薄膜改性。利用溶胶凝胶方法在石英玻璃衬底上制备了ZnO薄膜，将能量56keV、剂量1×10"cm-2的Zn离子注入到薄膜中。离子注入后，薄膜在500～900℃的氩

2、气中退火，利用X射线衍射谱、光致发光谱和光吸收谱研究了离子注入和退火对ZnO薄膜结构和光学性质的影响。结果显示：衍射峰在约700℃退火后得到恢复；当退火温度小于600℃时，吸收边随着退火温度的提高发生蓝移，超过600℃时，吸收边随着退火温度的提高发生红移。关键词：ZnO薄膜；离子注入；退火温度；吸收；光致发光。ABSTRACTZincoxide(ZnO)isakindofimportantwideforbiddenband(Egatroomtemperature-3.37eV)directbandgapsemiconductormaterials

3、.Ionimplantationiswillhavehighfunctionintothedopingisemiconductorprocess.Theaimistochangethechargecarriersconcentrationandsemiconductorconductivetype.ThepresentpaperisusingionimplantationtechnologyandthermalannealingprocessingdopedZnOthinfilmmodification.Usingsol-gelmethodinq

4、uartzglasssubstratesgelpreparationZnOfilms,theenergy56keV,dose1X10"cm-2ofZnionimplantationtofilm.Ionimplantation,filmin500~900℃intheargonannealing,X-raydiffractionspectrum,thelightspectrumandlightabsorptionspectrumtosendtheionimplantationandannealingZnOthinfilmontheinfluenceo

5、fthestructureandopticalproperties.Theresultsshowedthat:about700℃inthediffractionpeakafterannealingrestoration;Whentheannealingtemperatureislessthan600℃,thetemperatureoftheannealingedgewithabsorbbluetomove,raisehappenmorethan600℃,thetemperatureoftheedgewithabsorptionannealingi

6、mproveredshiftoccurred.Keywords:ZnOfilms;Ionimplantation;Annealingtemperature;Absorption;Thelighttoshine.引言作为宽禁带半导体材料，ZnO近年来引起了广泛的研究兴趣。人们已能利用射频磁控溅射、化学气相沉积、脉冲激光沉积、等离子辅助分子束外延和溶胶凝胶等多种技术合成高质量的ZnO薄膜m]。离子注入技术是一种广泛采用的半导体掺杂技术[7-10]，尤其是在半导体工业中，可以进行选区掺杂，不受掺杂物固溶度的影响，并能精确控制掺杂物的浓度。理论上，每一种

7、元素都可以利用离子注入技术进行掺杂，因此，它是一种十分灵活和便利的掺杂技术。然而，离子注入过程中会产生大量缺陷，这些缺陷对材料的物理和化学性能可能造成很大的负面影响，这些负面影响一般可以通过后期的退火处理来消除。ZnO的光学和电学性质与材料中的本征缺陷有密切关系，通过注入Zn离子有望改变ZnO材料中本征缺陷的浓度，进而改变ZnO的光学和电学性质。本文利用溶胶凝胶方法制备了ZnO薄膜，将高剂量Zn离子注入到薄膜中，研究了Zn注入和热处理对薄膜结构和光学性质的影响。1.1ZnO薄膜的晶体结构ZnO是一种新型的II．IV族化合物，是极性半导体，存在三种

8、晶体结构：一是六角纤锌矿(Wurtzit)结构，一般制备的ZnO薄膜都是这种结构，它的热稳定性最好，其空间群为P63mc，晶格常数为，密