金刚石基底上制备(002)AlN薄膜的研究

首先采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法,在O2/H2/CH4混合气体气氛下利用大功率微波在(100)Si片上生长出了异质外延金刚石膜,X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对薄膜的表征分析结果表明,制备的金刚石膜具有很高的金刚石相纯度,且晶粒排列紧密;继而采用射频磁控反应溅射法,在抛光的金刚石基底上成功制备了高C轴择优取向的氮化铝(AlN)薄膜,研究了不同的溅射气压、靶基距对AlN薄膜制备的影响,XRD检测结果表明,溅射气压低,靶基距短,有利于AlN(002)面择优取向,相反则更有利于AlN薄膜的(103)面和(102)面择优取向;研究了AlN薄膜在以N终止的金刚石基底和纯净金刚石基底两种表面状态上的生长机制,结果发现,以N终止的金刚石基底非常有利于AlN(002)面择优取向生长;从Al-N化学键的形成以及溅射粒子平均自由程的角度,探讨了其对AlN薄膜择优取向的影响。     

金刚石/硅复合膜的导热特性研究

用金刚石粉,用不同时间在两片镜面抛光的(111)硅基片上分别打磨.两片硅基片打磨后都仍保持镜面特征.采用微波等离子体化学气相沉积系统,利用氢气、甲烷和氧气为前驱气体,在同样参数条件下,在基片上制备了直径5 cm的金刚石薄膜.用扫描电镜和X射线衍射分析两片薄膜结构.分析结果表明其表面形貌基本相同都为(111)择优取向的金刚石薄膜;但X射线衍射分析表明打磨时间较长的薄膜中含有一定量在非晶成分.用热导测试仪测试两薄膜和硅基片的热导率约为:241.7 W/mK,192.9 W/mK和169.3 W/mK.结合扫描电镜和X射线衍射分析结果我们讨论了基底处理对金刚石/硅复合膜的导热特性的影响.     

双层侧壁保护的Si深槽刻蚀技术

提出了一种先进的ICP Si深槽刻蚀工艺。在"Bosch"工艺的基础上加以改进,以SF6/O2作为刻蚀气体,C4F8作为侧壁钝化气体,通过在刻蚀过程中引入少量的O2,使得在刻蚀Si深槽过程中侧壁形成由氧离子辐照产生的SiO2薄膜和CFx聚合物淀积产生的双层保护层,强烈保护Si槽侧壁不被刻蚀,保证了良好的各向异性刻蚀。同时,通过优化刻蚀和钝化的时间周期,进一步提高了刻蚀后Si槽的陡直度和平滑的侧壁效果。采用这种工艺技术可制作出满足台面晶体管、高性能梳状沟槽基区晶体管需要的无损伤、平滑陡直的Si槽侧壁形貌。     

金刚石薄膜的反应离子刻蚀

反应离子刻蚀是金刚石薄膜图形化的一种有效方法。研究了用Ｏ２及与Ａｒ的混合气体进行金刚石薄膜图形化刻蚀的主要工艺参数（射频功能、工作气压、气体流量、反应气体成分与比例等）对刻蚀速率和刻蚀界面形貌的影响,兼顾刻蚀速率和刻蚀平滑程度等关键因素,建立了金刚石薄膜刻蚀的优化工艺参数,达到了较满意的图形效果。     

有机/无机/有机结构的封装薄膜水汽透过率研究

为了减少原子层沉积(ALD)方法在氧化物薄膜制备过程中ALD反应气对有机电致发光器件(OLED)性能的影响,利用旋涂光交联聚合物技术,直接在OLED上形成有机/无机/有机3层结构的保护薄膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)的表面形貌分析表明,3层结构的封装薄膜表面平滑且致密,减少水(H2O)汽在氧化物表面积聚,降低H2O对氧化物薄膜的腐蚀作用,且成膜过程对OLED的各功能层没有伤害。经Ca薄膜的电学方法测量证明,这种3层结构的封装薄膜对气体有极高的阻隔作用,其H2O汽透过率(WVTR)可以达到9.0×10-5 g/(m2·day),从而实现了对OLED的有效保护。     

RF磁控溅射制备N掺杂Cu2O薄膜及光学特性研究

利用射频(RF)磁控溅射沉积技术,采用Cu2O陶瓷靶作为溅射靶,在N2和Ar气的混合气氛下制备了Cu2O薄膜。通过改变衬底温度和N2流量,研究了RF磁控溅射沉积法对Cu2O薄膜的生长行为、物相结构、表面形貌及光学性能的影响。结果表明,衬底温度为300℃时,低N2流量(12sccm)下沉积的薄膜结构为Cu2O和CuO的混合相,N2流量增大至12sccm时薄膜结构转变为单相的Cu2O;不同N2流量下制备的薄膜均呈现三维的结核生长模式,其表面粗糙度的均方根(RMS)值依赖于N2流量,低N2流量下薄膜表面粗糙度的RMS值随N2流量的增大而增大,高N2流量下,RMS值随N2流量的增大而减小,并在一定N2流量范围内趋于稳定;不同N2流量下制备的薄膜均在475nm附近出现发光峰,峰的相对强度随N2流量的增加而减弱,峰位随N2流量的增加出现蓝移,薄膜的光学带隙Eg约为(2.61±0.03)eV。     

纳米金刚石薄膜的制背

采用微波等离子体化学气相沉积系统,利用氢气、甲烷、氩气和氧气为前驱气体,在直径为5 cm的(111)取向镜面抛光硅衬底上沉积出高平整度纳米金刚石薄膜.利用扫描电镜、X射线衍射谱和共焦显微显微拉曼光谱我们分析了薄膜的表面形貌和结构特征.该薄膜平均粒径约为20 nm.X射线衍射谱分析表明该薄膜具有立方相对称 (111)择优取向金刚石结构.在该薄膜一阶微显微拉曼光谱中,1 332 cm-1附近微晶金刚石的一阶特征拉曼峰减弱消失,可明显观测到的三个拉曼散射峰分别位于1 147 cm-1、1 364 cm-1和1 538 cm-1,与己报导的纳米金刚石拉曼光谱类似.该方法可制备出粒径约为20 nm粒度分布均匀致密具有较高含量的sp3键的纳米金刚石薄膜.     

纳米金刚石在不同沉积条件下的生长研究

用CH4和H2为反应气体，在热丝化学气相沉积系统中用不同的沉积条件直接在Si衬底上制备了纳米金刚石，并用高分辨扫描电子显微镜和显微Raman光谱仪对它们进行了表征。结果表明，在热丝化学气相沉积系统中用连续辉光放电在Si衬底上沉积的金刚石是纳米金刚石颗粒；而用辉光放电在Si衬底上先进行金刚石核化，然后再用热丝化学气相沉积生长，可形成纳米金刚石膜。不同结构纳米金刚石的形成主要是由于在不同的沉积条件下非金刚石相被刻蚀的程度不同以及形成金刚石前驱物的运动不同所致。     

脉冲激光溅射沉积光学增益薄膜实验研究

用脉冲激光沉积方法,以多靶交替溅射方式,在SiO2/Si基底上沉积镱铒共掺Al2O3光学薄膜,讨论了脉冲激光能量对薄膜沉积速率、表面形貌、光致发光强度的影响.在脉冲激光能量较高条件下制备出的薄膜的光致发光性能较好,脉冲激光能量较低条件下制备出的薄膜的表面形貌较均匀.综合放大器增益系数对光致发光强度和光刻工艺对薄膜表面形貌的要求,薄膜应该在合适的激光能量下制备.脉冲激光溅射沉积方法与中频磁控溅射方法相比,在抑制上转换发光方面具有优越性.     

原位XPS分析Al2O3作为势垒层的Er2O3/Si结构

在超高真空条件下,通过脉冲激光沉积(PLD)技术制作了Er2O3/Al2O3/Si多层薄膜结构,原位条件下利用X射线光电子能谱(XPS)研究了Al2O3作为势垒层的Er2O3与Si界面的电子结构.XPS结果表明,Al2O3中Al的2p芯能级峰在低、高温退火前后没有变化;Er的4d芯能级峰来自于硅酸铒中的铒,并非全是本征氧化铒薄膜中的铒;衬底硅的芯能级峰在沉积Al2O 3时没有变化,说明Al2O3薄膜从沉积到退火不参与任何反应,与Si界面很稳定;在沉积Er2O3薄膜和退火过程中,有硅化物生成,表明Er2O3与Si的界面不太稳定,但随着Al2O3薄膜厚度的增加,其硅化物中硅的峰强减弱,含量减少,说明势垒层很好地起到了阻挡扩散的作用.     

溅射条件对Al2O3薄膜介电强度和沉积速率的影响

用射频溅射方法，在不同工作气体（纯Ａｒ和Ａｒ＋１０％Ｏ＿２）和不同基片偏压（－３０Ｖ到－１８０Ｖ，间隔－３０Ｖ）下，由烧结Ａｌ＿２Ｏ＿３靶材制备Ａｌ＿２Ｏ＿３薄膜。测试了样品的介电强度和沉积速率，对部分样品的结构和成份分别用ＸＰＳ和Ｘ射线进行了分析。结果表明：薄膜均呈非晶态；在两种工作气体中，随着基片负偏压的升高，沉积速率和介电强度均下降，但在－６０Ｖ偏压时，介电强度具有最大值。含氧的工作气体导致沉积速率下降，但提高了介电强度。在含氧和－６０Ｖ偏压下，Ａｌ＿２Ｏ＿３薄膜的平均介电强度为３．４６ＭＶ／ｃｍ。纯氩气氛中制备的Ａｌ＿２Ｏ＿３薄膜是缺氧的，而含氧的工作气体可使薄膜中的氧含量提高。     

TaN wet etch for application in dual-metal-gate integration technology

Wet-etch etchants and the TaN film method for dual-metal-gate integration are investigated. Both HF/HN O_3/H_2O and NH_4OH/H_2O_2 solutions can etch TaN effectively, but poor selectivity to the gate dielectric for the HF/HNO_3/H_2O solution due to HF being included in HF/HNO_3/H_2O, and the fact that TaN is difficult to etch in the NH_4OH/H_2O_2 solution at the first stage due to the thin TaO_xN_y layer on the TaN surface, mean that they are difficult to individually apply to dual-metal-gate integration. A two-step wet etching strategy using the HF/HNO_3/H_2O solution first and the NH_4OH/H_2O_2 solution later can fully remove thin TaN film with a photo-resist mask and has high selectivity to the HfSiON dielectric film underneath. High-k dielectric film surfaces are smooth after wet etching of the TaN metal gate and MOSCAPs show well-behaved C-V and J_g-V_g characteristics, which all prove that the wet etching of TaN has little impact on electrical performance and can be applied to dual-metal-gate integration technology for removing the first TaN metal gate in the PMOS region.     

CVD金刚石薄膜的抗腐蚀性研究

用微波等离子体化学气相沉积法在硅衬底上生长了金刚石薄膜;通过扫描电子显微镜和喇曼散射光谱对其性质进行了表征,将生成的样品分别放在氢氧化钾,四乙基氢氧化铵以及氢氟酸,硝酸和冰到混合液中进行腐蚀研究,结果发现在氢氧化钾腐蚀液中,金刚石薄膜出现片状脱落现象,而在后两种腐蚀液中却表现出良好的抗腐蚀性。     

金刚石薄膜气相外延生长

本文介绍了用微波化学气相沉积法,以丙酮、氢体系为研究对象,以 SDA级、毫米级人造金刚石单晶为基体,金刚石(100)、(110)、(111)晶面的气相外延生长的研究,对单晶外延生长条件进行了初步的探讨,使用RED、SEM、MLRS等检测手段,对生长的外延层进行检测。     

侧向腐蚀在1.3μm垂直腔面发射激光器中的应用

研究了广泛应用于垂直腔面发射激光器(VCSEL)等I-V族光电子器件制作的侧向腐蚀技术.分别采用C6H8O7:H2O2溶液、HCl:H3PO4溶液对InAlAs材料,InP材料进行了侧向腐蚀试验,获得了较稳定的速率,并对其腐蚀机制和晶向选择性进行了分析.采用侧向腐蚀技术制备了电流限制孔径分别为11μm和5 μm的1.3...     

微米金刚石聚晶薄膜场发射点的研究

采用微波等离子化学气相沉积方法,以甲烷和氢气为反应气体,在镀有金属钛的陶瓷衬底上,制备了微米金刚石聚晶薄膜.利用扫描电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱对薄膜的化学组成、微观结构和表面形貌进行了表征.用二级结构的场发射仪和扫描隧道显微镜研究了薄膜的场发射性能,结果表明微米金刚石聚晶薄膜发射点主要来源于聚晶颗粒.进一步研究了单个聚晶颗粒表面不同区域的发射性能,发现多种因素对场发射的性能有影响.     

NH3与H2之比对碳纳米尖端阵列形成的影响

以CH4,NH3和H2为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积系统在沉积有碳膜的Si上制备了碳纳米尖端阵列.利用原子力显微镜和扫描电子显微镜分别对碳膜和碳纳米尖端进行了研究,发现碳膜的表面粗糙不平,有许多凸起,在NH3与H2的比例为1/7和1/1时,可形成碳纳米尖端阵列,利用有关等离子体刻蚀理论对碳纳米尖端阵列的形成进行了分析,结果表明,只有在这两个比例下,离子对碳膜内凸起两侧有相同的溅射刻蚀速率,因此可形成碳纳米尖端阵列.     

磁约束微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜

采用国内研制的电子回旋共振化学气相沉积(ECRCVD)设备,在单晶硅衬底上沉积了金刚石薄膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和激光拉曼谱仪(RAM)的测试,证明所沉积的薄膜具有明确的金刚石特征。所采用的ECRCVD设备,具有低压沉积、大面积均匀和低温生长的优点。这种方法在合成金刚石光学膜、半导体膜以及其它薄膜方面,很有发展潜力。