铜CMP碱性抛光液中氧化剂的电化学行为研究

化学机械抛光(CMP)工艺是IC工艺中大马士革工序的关键步骤。抛光液的电化学行为研究对抛光质量的控制具有重要意义。采用电化学测试手段,研究碱性抛光液中氧化剂(H₂O₂)对铜表面钝化膜的成膜影响,分析H₂O₂对抛光速率、表面粗糙度的影响机理。通过实验确定,在0.5% SiO₂磨料和3% 表面活性剂的碱性抛光液中,添加0.5%的H₂O₂和3%的FA/OⅡ型螯合剂可获得大于800 nm/min的高抛光速率和表面粗糙度为22.2 nm的较佳平坦效果。     

CMP工艺对Co/Cu去除速率及速率选择比的影响研究

化学机械抛光(CMP)工艺中,选用了固定的抛光液组分,即3%体积百分比的FA/O型螯合剂、3%体积百分比的FA/O I型非离子表面活性剂、5% SiO₂。首先研究了不同抛光工艺参数,包括抛光压力、抛光头/抛光盘转速、抛光液流量等,对Co/Cu去除速率及选择比的作用机理。然后采用4因素、3水平的正交试验方法对抛光工艺进行优化实验,得到了较佳的工艺参数。在抛光压力为13.79 kPa、抛光头/抛光盘转速为87/93 r/min、抛光液流速为300 mL/min的条件下,Co/Cu的去除速率选择比为3.26,Co和Cu的粗糙度分别为2.01 、1.64 nm。     

Effect of Ge-GeO2 co-doping on non-ohmic behaviour of TiO2-V2O5-Y2O3 varistor ceramics

An investigation was made into the effect of doping with the elemental crystal Ge or/and GeO₂ on the TiO₂-V₂O₅-Y₂O₃ varistor ceramics. The result shows that as the doping contents of V₂O₅ and Y₂O₃ are 0.5 mol%, respectively, co-doping with 0.3 mol% Ge and 0.9 mol% GeO₂ makes the highest α value (α = 12.8), the lowest breakdown voltage V_1mA (V_1mA = 15.8 V/mm) and the highest grain boundary barrier Φ_B (Φ_B = 1.48 eV), which is remarkably superior to the TiO₂-V₂O₅-Y₂O₃ varistor ceramics undoped with Ge and GeO₂ and mono-doped with Ge or GeO₂. The TiO₂-V₂O₅-Y₂O₃-Ge-GeO₂ ceramic has the prospect of becoming a novel varistor ceramic with excellent electrical properties.     

355nm激光作用下间甲苯酚的多光子电离质谱研究

利用355nm激光作为光源对间甲苯酚分子进行了多光子电离解离研究,得到了间甲苯酚分子的多光子电离飞行时间质谱图,实验中没有观测到母体离子信号。对其中的部分产物离子进行分析,得出了该波长下主要的解离电离通道。应用从头计算理论,在B3LYP/6-311++G(d,p)基组水平上对质荷比为109(C₇H₈OH⁺)离子及C₇H₈O的可能构型进行优化,得到了其稳定构型。对C₇H₈OH⁺离子势能面的研究得到,C₇H₈OH⁺离子的形成是一个无势垒的反应过程。     

Pb(Zn1/3Nb2/3)0.2(Hf1-xTix)0.8O3陶瓷压电能量收集特性研究

采用铌铁矿前驱体两步法制备了Pb(Zn_1/3Nb_2/3)_0.2(Hf_1-xTi_x)_0.8O₃(PZNH_1-xT_x)钙钛矿压电陶瓷,研究了铪钛比对陶瓷相结构、电学性能和能量收集特性的影响。结果表明,当x=0.52时,陶瓷样品位于准同型相界,具有最优综合压电性能：居里温度T_C=287 ℃,品质因数FOM≈14 753×10^-15 m²/N,压电电荷常数d₃₃=492 pC/N。由该组成材料构建的悬臂梁型压电能量收集器输出功率密度高达4.16 μW/mm³,所转化的电能可成功点亮138盏并联的LED灯。结果表明,PZNHT陶瓷在压电能量收集领域具有良好的应用潜力。     

Simulation of double junction In0.46Ga0.54N/Si tandem solar cell

A comprehensive study of high efficiency In_0.46Ga_0.54N/Si tandem solar cell is presented. A tunnel junction (TJ) was needed to interconnect the top and bottom sub-cells. Two TJ designs, integrated within this tandem: GaAs(n⁺)/GaAs(p⁺) and In_0.5Ga_0.5N(n⁺)/Si(p⁺) were considered. Simulations of GaAs(n⁺)/GaAs(p⁺) and In_0.5Ga_0.5N (n⁺)/Si(p⁺) TJ I-V characteristics were studied for integration into the proposed tandem solar cell. A comparison of the simulated solar cell I-V characteristics under 1 sun AM1.5 spectrum was discussed in terms of short circuit current density (J_sc), open circuit voltage (V_OC), fill factor (FF) and efficiency (η) for both tunnel junction designs. Using GaAs(n⁺)/GaAs(p⁺) tunnel junction, the obtained values of J_sc = 21.74 mA/cm², V_OC= 1.81 V, FF = 0.87 and η = 34.28%, whereas the solar cell with the In_0.5Ga_0.5N/Si tunnel junction reported values of J_sc = 21.92 mA/cm², V_OC = 1.81 V, FF = 0.88 and η = 35.01%. The results found that required thicknesses for GaAs(n⁺)/GaAs(p⁺) and In_0.5Ga_0.5N (n⁺)/Si(p⁺) tunnel junctions are around 20 nm, the total thickness of the top InGaN can be very small due to its high optical absorption coefficient and the use of a relatively thick bottom cell is necessary to increase the conversion efficiency.     

航空太阳能电池用超薄锗单晶的精密抛光

主要对影响锗单晶抛光后表面微粗糙度的关键因素—抛光液组分的作用进行分析。采用变量控制的实验方法,从活性剂、有机胺碱、氧化剂、硅溶胶磨料和螯合剂五个因素出发进行实验。针对粗糙度影响因素进行分析与优化,同时对抛光速率进行了分析,研究得出,抛光液组分中氧化剂浓度对CMP过程中锗衬底片表面微粗糙度及去除速率的影响最为显著。优化抛光液组分配比,在抛光速率基本满足工业要求(1.5μm/min)下,经过CMP后锗衬底表面微粗糙度可有效降到1.81 nm(10μm×10μm)。在最佳配比下,采用小粒径、低分散度(99%82.2 nm)的硅溶胶磨料配制抛光液,其抛光效果明显优于采用大粒径、高分散度的硅溶胶磨料配制的抛光液。     

蓝色荧光粉K(Na)BaBP2O8:Eu2+的制备与发光特性

采用高温固相法在还原气氛中合成K(Na)BaBP₂O ₈:Eu²⁺系列硼磷酸盐蓝色荧光粉,研究煅烧温度 以及用Na⁺掺杂替换K⁺对荧光粉晶体结构和发光性能的影响。利用热重-示差扫描量热 (TG-DSC)、X射 线衍射(XRD)、荧光(PL)光谱和色坐标(CIE)等手段确定了 荧光粉的合成温度,并对荧光粉的晶体 结构和发光性能进行表征。结果表明,800～875℃制备的KBaBP₂O ₈:0.03Eu²⁺荧光粉具有KBaBP₂O₈纯相 结构,属于四方晶系,空间群I42d,荧光粉的最佳合 成温度为875℃。K(Na)BaBP₂O₈:Eu²⁺系列荧光粉 可被波长为365nm的近紫外光有效激发,与InGaN芯片( 350~410nm)相匹配;其发射光谱为 400~650nm的不对称宽带,发射峰位于456nm 左右,对应Eu²⁺的4f^65d1-4f⁷-5d⁰跃迁。利用van Uitert经 验公式计算了Eu²⁺取代KBaBP₂O₈中Ba²⁺和K⁺时所占的晶体学格位,得出 449.4nm、439.1nm两个发射属 于Eu²⁺占据8配位的Ba²⁺和K⁺的5d-4f跃迁发射 ,511.0、506.7nm两个发射属于Eu²⁺ 占据6配位的 Ba²⁺和K⁺的5d-4f跃迁发射。用适量Na⁺替换K⁺可 以明显提高荧光粉的发光强度,其最佳掺杂摩尔比例为 Na/K=0.35/0.65,此时荧光粉的主晶相没有改变,但XRD衍射峰向大角度方向偏移。K(Na)Ba BP₂O₈:Eu²⁺ 荧光粉的CIE点可落在从蓝光到蓝白光区域,在近紫外LED应 用中可以根据实际需要灵活选择。     

The effect of O<Subscript>2</Subscript> ambient annealing on the microstructure of Cu(Mg) in the form of a Cu(Mg)/SiO<Subscript>2</Subscript>/Si multilayer

The effect of annealing in an O₂ ambient on Cu(Mg)/SiO₂/Si multilayer films was investigated. As-deposited Cu(Mg)/SiO₂/Si multilayer samples with film thicknesses in the 1,000–3,000 ? range were annealed for 30 min in oxygen ambients at pressures ranging from vacuum to 100 mtorr. The results showed that annealing in an 8-mtorr O₂ ambient significantly decreased the electrical resistivity of a 1,000 ? sample from 10.5 μΩ-cm to 3.7 μΩ-cm. Annealing in the O₂ ambient enhanced Mg diffusion to the surface in comparison to vacuum annealing. Furthermore, O₂ ambient annealing leads to excessive grain growth. However, the effect of O₂ ambient annealing on resistivity is less when the thickness of the film increases.     

碱性抛光液对铜布线电特性的影响

随着互连电路的规模发展到亚微米级,互连延迟已经成为超过门延迟的重要因素。减小延迟在互连结构中是不可避免的问题。化学机械抛光是最适合在多层铜互连结构中达到平整化目的的手段。出于对整体过程的考虑,我们将考察化学机械抛光对铜晶圆片电特性的影响。在这篇文章中,我们将考察两种抛光液在化学机械抛光中的影响,一种抛光液是酸性抛光液,来自于SVTC,另一种是碱性抛光液,由河北工业大学提供的。着重考察了三个方面的特性,电阻,电容和漏电流。电阻测试结果显示,河北工业大学提供的抛光液抛光后,电阻更小。而被两种抛光液抛光后的电容则相差不多,电容值分别为1.2 E^-10F 和1.0 E^-10F。同样,河北工业大学提供的抛光液抛光后的漏电流是1.0E^-11A,低于SVTC提供的酸性抛光液。结果显示,河北工业大学提供的碱性抛光液会产生小的碟形坑和氧化物损失,优于SVTC提供的酸性抛光液。     

碱性抛光液对硬盘基板抛光中表面状况的影响

阐述了化学机械抛光(CMP)技术在硬盘基板加工中发挥的重要作用,介绍了SiO2碱性抛光液的化学机械抛光机理以及抛光液在化学机械抛光中发挥的重要作用。使用河北工业大学研制的SiO2碱性抛光液对硬盘基板表面抛光,分析研究了抛光液中的浓度、表面活性剂以及去除量对抛光后硬盘基板表面状况的影响机理。总结了硬盘基板表面粗糙度随抛光液中的浓度、表面活性剂及去除量的变化规律以及抛光液的这些参数如何影响到硬盘基板的表面状况。在总结和分析这些规律的基础上,对抛光结果进行了检测。经检测得出,改善抛光后的硬盘基板表面质量(Ra=0.3926nm,Rrms=0.4953nm)取得了显著效果。     

Gd2O3:Yb3+,Er3+纳米粉体的水热合成及上转换发光研究

采用Gd₂O₃,Yb₂O₃,Er₂O₃,HNO₃,CO(NH₂)₂和C ₁₂H₂₅SO₄Na为实验原料,通过水热法合成了纳米Gd₂O₃:Yb³⁺,Er ³⁺上转换发光粉体。通过X射线衍射(XRD )、差示扫描量热 -热重分析(DSC-TGA )、傅里叶变换红外光谱(FT-IR ) 、透射电子显微镜(TEM )和 上转换发射光谱(UCL )等对样品进行表征。研究结果表明:CO(NH₂)₂与Gd ³⁺ 离子的摩尔比m影响前驱体的组成,当m=4时,前驱体是由晶态的 Gd₂(CO₃)₃·xH₂O构成。该 前驱体在空气气氛下800℃煅烧2h可获得单相的Gd₂O₃纳米粉体 ,粉体呈近球状,平均粒 径约为30～40nm。上转换发光光谱表明,在980nm波长红外光激发下,Gd₂O₃:Yb³⁺,Er³⁺的主发射峰 位于664nm波长处,呈红光发射,对应于Er³⁺的 ⁴F9/2→⁴I15/2跃迁。在波长为539 nm和562nm附近呈现绿光发射,分别对应于Er³⁺的²H11/2→⁴I15/2和⁴S3/2→⁴I15/2跃迁。Er³⁺的猝 灭浓度为1%。800℃煅烧合成的Gd₂O₃:Yb³⁺,Er³⁺ 纳米粉体的上转换发光机制为双光子模型, 而1200℃煅烧合成的Gd₂O₃:Yb³⁺,E r³⁺纳米粉体的上转换发光机制则为三光子模型。     

CaSi2O2N2:Ce3+/Eu2+荧光粉的发光性能研究

采用高温固相反应法制备了CaSi₂O₂N₂:C e³⁺/Eu ²⁺荧光粉,研究了分别掺杂Ce³⁺、Eu²⁺及Ce³⁺/Eu²⁺共掺 杂时荧光粉 的发光特性。CaSi₂O₂N₂:Ce³⁺在333 nm激发下得到宽波段的发射谱,发射峰 位于395nm,随着Ce³⁺浓度的增大,发 射波长出现明显的红移,猝灭浓度为1mol%。CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺在397nm激发下得到峰值位于540nm处的宽波段发射谱, 猝灭浓度为1mol%。对于Ca0.99－2xSi₂O₂N₂:xCe ³⁺,xLi⁺,0.01Eu²⁺荧光粉,在333nm激发下,位于395nm处的发射峰十分微 弱,在540nm处有宽带发射,随着Ce³⁺浓度增大,位于540nm处的Eu²⁺的特征 发射显著增强。对于Ca0.98－ySi₂O₂N₂: 0.01Ce³⁺,0.01Li⁺,yEu²⁺荧光粉,在激发光波长 为333nm,Eu²⁺浓度较低时,可以观察到两个发射带,峰值分 别位于395nm及540nm,随着Eu²⁺浓度增加,位于395nm的 发射强度一直减小,而540nm处的发射强度先增加后减小,猝灭浓 度为0.4mol%。证实了Ce³⁺,Eu²⁺之间发生了有效的能 量传递。计算出Ce 3+、Eu²⁺之间能量传递的效率ηT,在Eu²⁺浓 度为 1mol%时ηT趋于饱和,达到97.7%。通过计算,得到Ce3+ 与Eu²⁺之间的能量传递方式为电偶极-电偶极相互作用。     

新型近红外超长余辉材料Zn3Ga4GexO9+2x:1%Cr3+的制备与发光性能研究

采用高温固相反应法制备了Zn₃Ga3.99Ge xO9+2x:1%Cr³⁺(x=1,2,3,4,5)新型近红外长余辉荧光粉, 利用X射线衍射(XRD)和荧光(PL)光谱分别对其晶体结构、PL性质和余辉性能进行了分析。结 果表明,Zn₃Ga3.99Cr0.01GexO9+2x实际上是Cr³⁺和Ge⁴⁺共同取代了ZnGa₂O₄尖晶石 结构中的部分Ga³⁺而形成的固溶体; 样品可以被近紫外光和蓝绿光有效地激发,发射出640nm波长范围的红光和近红外光,峰值位于695nm波长 附近,属于Cr³⁺的特征发射,对应于²E→⁴A₂的跃迁;余辉持续时间均超过300h。进一步分析了烧结温度对Zn₃Ga 3.99GexO9+2x:1%Cr³⁺(x =1,2,3,4,5)材料的发光和余辉性能影响,得到Zn₃Ga3.99Cr0.01Ge₁O₁₁ 的最佳烧结温度是1200℃,且随温度的升高, 样品的发光和余辉性能均得到提高。     

非离子表面活性剂在钽基阻挡层CMP中的作用

碱性条件下,非离子型表面活性剂在阻挡层化学机械平坦化中起着重要的作用。分别对阻挡层材料Cu、Ta以及SiO₂介质进行抛光,然后测量铜表面粗糙度。对含有不同浓度活性剂的抛光液进行接触角和Zeta电位的测试,并对活性剂的作用机理进行分析。活性剂体积分数达到3%时,铜表面粗糙度可达0.679 nm,抛光液在铜膜表面的接触角低至10.25°,Zeta电位达到-50.2 mV。实验结果表明,活性剂在减小粗糙度的同时可提高抛光液的湿润性和稳定性,便于抛光后清洗和长时间放置。     

LiTaO3晶片CMP过程的化学去除机理研究

通过化学腐蚀方法研究了liTaO3(LT)晶片的化学机械抛光的化学腐蚀机理,研究了LiTaO3单晶的化学机械抛光过程腐蚀作用的主要影响因素及其影响规律,获得了LiTaO3晶片CMP过程有效的氧化剂和稳定剂.采用X衍射测量抛光表面的结构变化,分析了晶片表面在不同抛光液条件下发生的变化.研究结果为优化LiTaO3 CMP工艺参数,进一步探讨化学机械抛光机理提供了依据.     

在复合衬底γ-Al2O3/Si(001）上生长GaN

采用分子束外延（MBE）生长方法，使用γ-Al₂O₃材料作为新型过渡层，在Si(001）衬底上获得了没有裂纹的GaN外延层，实验结果表明使用γ-Al₂O₃过渡层有效地缓解了外延层中的应力. 通过生长并测试分析几种不同结构的外延材料，研究了复合衬底γ-Al₂O₃/Si (001）生长GaN情况，得到了六方相GaN单晶材料，实现了GaN c面生长. 预铺薄层Al及高温AlN层可以提高GaN晶体质量，低温AlN缓冲层可以改善GaN表面的粗糙度. 为解决Si(001）衬底上GaN的生长问题提供了有益的探索.     

Sr取代硬性PMS-PZT压电陶瓷研究

采用常规固相反应法合成了Pb_1-xSr_x(Mn_1/3Sb_2/3)_0.05Zr_0.48Ti_0.47O₃+0.25%CeO₂+0.50%Yb₂O₃+0.15%Fe₂O₃ (PMS-PZT, x=0, 0.02, 0.04, 0.06)的三元系硬性压电陶瓷。采用X线衍射仪、准静态压电常数测试仪和铁电测试仪系统地研究了Sr取代对PMS-PZT陶瓷的相结构及电学性能的影响。实验结果表明,无Sr取代和有Sr取代的PMS-PZT压电陶瓷均具有单一的四方相晶体结构。当x=0.02时,PMS-PZT的性能最佳:d₃₃=415 pC/N,Q_m=522,T_C=291 ℃,k_p=0.64,ε_r=1 304,Pr=11.32 μC/cm²,Ec=9.05 kV/cm。     

Mechanism of oxide thickness and temperature dependent current conduction in n+-polySi/SiO2/p-Si structures — a new analysis

The conduction mechanism of gate leakage current through thermally grown silicon dioxide (SiO₂) films on (100) p-type silicon has been investigated in detail under negative bias on the degenerately doped n-type polysilicon (n⁺-polySi) gate. The analysis utilizes the measured gate current density J_G at high oxide fields E_ox in 5.4 to 12 nm thick SiO₂ films between 25 and 300℃. The leakage current measured up to 300℃ was due to Fowler–Nordheim (FN) tunneling of electrons from the accumulated n⁺-polySi gate in conjunction with Poole Frenkel (PF) emission of trapped-electrons from the electron traps located at energy levels ranging from 0.6 to 1.12 eV (depending on the oxide thickness) below the SiO₂ conduction band (CB). It was observed that PF emission current I_PF dominates FN electron tunneling current I_FN at oxide electric fields E_ox between 6 and 10 MV/cm and throughout the temperature range studied here. Understanding of the mechanism of leakage current conduction through SiO₂ films plays a crucial role in simulation of time-dependent dielectric breakdown (TDDB) of metaloxide–semiconductor (MOS) devices and to precisely predict the normal operating field or applied gate voltage for lifetime projection of the MOS integrated circuits.     

单晶SiC电化学腐蚀及化学机械抛光

通过电化学工作站对4英寸(1英寸=2.54 cm)n型单晶SiC(4H-SiC)进行电化学腐蚀特性研究,采用36GPAW-TD单面抛光机对其Si面和C面进行了化学机械抛光(CMP)。结果表明,采用H2O2和NaClO作为氧化剂,均可促进SiC的电化学腐蚀并提高其抛光去除速率,其促进作用与氧化剂浓度和抛光液的pH值密切相关。选择含体积分数5%的H2O2、pH值为12的SiO2抛光液对SiC进行CMP,得到的Si面抛光速率可以达到285.7 nm/h。在含H2O2抛光液中引入适量的NaNO3和十二烷基硫酸钠,SiC表现出较高的腐蚀电位绝对值和去除速率。在H2O2和NaClO抛光液体系中,SiC的去除速率与其腐蚀电位的绝对值正相关,该结果对实际应用有一定的借鉴意义。