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氧离子注入硅SOI结构的椭偏谱研究
椭偏谱(ellipsometry)是一种有效的非破坏性测试方法,被广泛应用于薄膜表面物理性质的研究中。在半导体器件特别是硅光电子器件研究中,椭偏谱技术可用于从表面到深层结构的表征,以及根据椭偏参数的变化推断材料特性的变化。
氧离子注入硅SOI(silicon-on-insulator)结构是一种常用的硅基光电子元器件结构,其制造过程中通过将氧形成的SiO2层处于硅夹层中,实现了硅层和衬底之间的隔离,从而减少了电容耦合和泄露电流。氧离子注入是SOI结构的一种制造方式,通过注入氧离子产生的离子束在硅层中形成缺陷区域,进而使硅层与SiO2层分离,制造SOI结构。由于硅层中的氧离子轰击造成了许多缺陷,对硅层光学和电学性质的影响非常大,因此需要对氧离子注入SOI结构进行椭偏谱研究。
在氧离子注入SOI结构中,缺陷区域对硅材料的光学性能有比较明显的影响。例如,,当氧离子注入浓度从低到高时,报道的光学常数n和k出现了不同程度的变化。n是材料的折射率,而k是材料的吸收系数。在波长范围内,n和k对应着不同的能量和信号传播机制。因此,在椭偏谱测试中,对n和k的分析可以为研究材料特性提供非常重要的信息。
此外,椭偏谱研究还可以提供深层硅材料的电学性能信息,例如掺杂浓度和载流子寿命等。通过测量不同波长下椭偏参数的变化,利用电学模型进行拟合,可以推断出不同厚度和缺陷浓度的硅层中电子和空穴的载流子寿命。因此,椭偏谱技术在半导体器件特别是硅光电子器件的表征和研究中得到了广泛应用。
总之,在氧离子注入硅SOI结构的椭偏谱研究中,椭偏参数的变化提供了宝贵的表征信息,不仅可以描述材料的光学性能,还可以推断出其深层的电学性质。因此,椭偏谱研究在半导体器件特别是硅光电子器件的研究和应用中具有重要意义。