工艺参数对氧化镁(MgO)薄膜的结构影响

氧化镁（ＭｇＯ）薄膜作为等离子体显示器（ＰＤＰ）的介质保护膜，其结构对于显示器的工作特性有重要影响。本文研究了ＭｇＯ薄膜在制备过程中工艺条件对薄膜结构的影响。结果表明：ＭｇＯ薄膜有（１１１）晶面的择优取向；基底温度超低或沉积速率越低，择优取向越明显；薄膜厚度或退火温度增加，各衍射强度增强；择优取向不变。     

用于薄介质栅的PECVD法低温形成SiO_xN_y薄膜及其电学特性

研究了用作薄介质栅的等离子体增强化学气相淀积（PECVD）方法低温形成的SiOxNy薄膜与其电学特性．探索该薄膜电学特性与微观组分，反应室气压，衬底工作温度，退火致密和金属化后退火等的相互关系．给出了获得电学特性优良的SiOxNy薄膜的优化PECVD工艺条件，同时对实验结果进行了理论分析与讨论．     

CeO2高K栅介质薄膜的制备工艺及其电学性质

研究了CeO2作为高K（高介电常数）栅介质薄膜的制备工艺,深入分析了衬底温度,淀积速率,氧化压等工艺条件和利用N离子轰击氧化Si衬底表面工艺对CeO2薄膜的生长及其与Si界面结构特征的影响,利用脉冲激光淀积方法在Si(100)衬底生成了具有（100）和（111）取向的CeO2外延薄膜,研究了N离子轰击氮化Si衬底表面处理工艺对Pt/CeO2/Si结构电学性质的影响,研究结果显示,利用N离子轰击氮化Si表面／界面工艺不仅影响CeO2薄膜的生长结构,还可以改善CeO2与Si界面的电学性质。     

SiGe MOS器件SiO2栅介质低温制备技术研究

为了获得电学性能良好的SiGe PMOS SiO2栅介质薄膜，采用等离子增强化学汽相沉积（PECVD）工艺，对低温300℃下薄膜制备技术进行了研究。实验表明，采用适当高温、短时间对PECVD薄膜退火有助于降低薄膜中电荷密度和界面态密度。该技术用于SiGe PMOSdgrm,在300K常温和77K低温下，其跨导分别达到45mS/mm和92．5mS/mm(W/L=20μm/2μm).     

电镀化学镀在磁记录介质薄膜制备中的应用

综述了近年来国外电镀及化学镀磁记录介质薄的最新研究动向，介绍了电主化学镀镀液组成，工艺条件及其对薄膜性能的影响，指出其存在问题、发展方向。     

用非接触式电极测量薄膜介质材料的特性参数

本文在分析了采用接触式电极测量薄膜介质材料特性参数所存在问题的基础上,介绍了一种非接触式电极的测量原理和方法,并讨论了减小该方法测量误差的途径。     

薄膜材料与器件

采用积分差分反射术和椭圆测量术对透明衬底上的纳米级介质膜的激光诊断；以斜入射角的高精度分光光度法测量光学薄膜；用椭圆测量术和X射线掠入射反射术表征多层介质膜；用射频溅射法精制的钇铁石榴石(YIG)薄膜的磁光特性；溶胶凝胶ZrO2薄膜的δn/δt测量；用溶胶凝胶工艺生产的掺铕YAG材料的结构和光学特征：粉末与薄膜；可调谐薄膜滤光片：回顾与展望；膜层全光厚度在解决设计问题中的作用；用汽相沉积法在耐热热塑元件上镀膜；具有宽截止带的可变透射滤光片的金属介质涂层；     

超大规模集成电路中低介电常数SiOF薄膜研究

详细介绍了低介电常数的含氟氧化硅（SiOF）介质薄膜制备的工艺,并分析了试样的FTIR光谱,发现薄膜中大部分的氟以Si--F键形成存在。C-V特性测量表明薄膜介电常数随氟含量的增加而减小。本文还进一步讨论了介电常数与氟原子含量之间的内在联系。     

氮化铝基板薄膜金属化工艺研究

氮化铝（ＡＩＮ）基板由于其优良的热性能和无毒性，成为一种重要的微电子材料。本文从以下三方面研究了氮化铝基板的薄膜金属化问题：（１）金属薄膜同ＡＩＮ基板的附着力；（２）ＡＩＮ基板上薄膜电阻的温度系数；（３）ＡＩＮ基板上ＮｉＣｒ薄膜电阻的功率密度。研究结果表明，氮化铝上薄膜金属化层的附着强度可以大于ＡＩＮ陶瓷本身。成功地将薄膜金属化氮化铝基板应用于功率混合电路和功率对晶体管模块中。     

真空紫外光直接光CVD法低温生长SiO_2薄膜及其性质

使用真空紫外（ＶＵＶ）光直接光ＣＶＤ工艺，在低温（５０－１５０℃）下成功地淀积出了优质的ＳｉＯ２薄膜．测试结果表明：淀积膜的红外吸收峰与高温热生长膜的相符合；氧和硅原子的组分非常接近化学计量比；光折射率在１．４２－１．５５之间；介电常数大于３．６；击穿电场强度在１e７Ｖ／ｃｍ的量级；用氯氟酸腐蚀液（参考配方：ＨＦ：Ｈ２Ｏ＝１：１２）测得膜的平均腐蚀速率约为１．２７ｕｍ／ｓ．试用表明，当使用本实验工艺于硅器件的表面钝化、涂覆及层间隔离，替代ＰＥＣＶＤ和热ＣＶＤ工艺时，器件的击穿特性和反向漏电流均明显地改     

ITO衬底上LiTaO3薄膜的制备与介电特性

用溶胶凝胶法在ITO衬底上制备了钽酸锂(LiTaO3)薄膜,利用XRD、SEM和AFM对薄膜的晶向、表面形态等作了表征;研究了不同溶剂对LiTaO3溶胶稳定性的影响和不同退火条件对LiTaO3薄膜结晶的影响;利用Al/LiTaO3/ITO结构,测试了薄膜的介电系数和介电损耗.结果表明:每层薄膜都晶化退火比交替使用焦化、结晶退火能生长出质量更好的LiTaO3薄膜;频率1KHz时,介电损耗约0.4,相对介电系数约53.并讨论了介电损耗增大的原因.     

Thermal-sensitive BST thin film capacitors for dielectric bolometer prepared by RF magnetron sputtering

We have been developing a monolithic microbolometer technology for uncooled infrared focal plane arrays (Uncooled IRFPAs) along the route from fabricating pixels of thin-film dielectric bolometers on micromachined silicon substrates. In the paper, the thermal-sensitive barium strontium titanate (BST) thin film capacitors for that objective prepared by Radio-Frequency Magnetron sputtering have been investigated focusing on the condition of fabrication of BST thin films. Capacitor-Temperature properties of the thermal-sensitive BST thin film capacitors have been measured with impedance analyzer. According to the Capacitor-temperature curves, these indicated that the temperature coefficient of dielectric constant (TCD) within the ambient temperature region highly depended on the Radio-Frequency Magnetron sputtering condition of fabrication of BST thin films. BST thin film capacitors with TCD-value more than 21%/K have been prepared on the optimized condition. That is a good base for preparation of dielectric bolometer mode of uncooled IRFPAs.     

薄栅介质层可靠性与陷阱统计分析

本文以高电场(＞11.8MV/cm)恒电流TDDB为手段研究了厚度为7.6、10.3、12.5、14.5nm薄氧化层的击穿统计特性.实验分析表明在加速失效实验中测量击穿电量Q_bd的同时,还可以测量击穿时的栅电压增量ΔV_bd.因为ΔV_bd的统计分布反映了栅介质层中带电陷阱的数量及其位置分布,可以表征栅介质层的质量和均匀性.此外由Q_bd和ΔV_bd能够较合理地计算临界陷阱密度N_bd.实验结果表明本征击穿时N_bd与测试条件无关而随工艺和介质层厚度变化.同样厚度时N_bd反映不同工艺生成的介质质量.陷阱生成的随机性使N_bd随栅介质厚度减小而下降.氧化层厚度约10nm时N_bd达到氧化层分子密度的1%发生击穿(10²⁰cm^-3).N_bd的物理意义清楚,不象Q_bd随测试应力条件变化,是薄栅介质层可靠性的较好的定量指标.     

不同厚度PZT薄膜的制备及电性能特性研究

采用sol-gel（溶胶-凝胶）法在Pt/Ti/SiO2/Si基底上分别制备了厚度为400nm,600nm,800nm的PZT（锆钛酸铅,Zr/Ti=52/48）薄膜,研究了厚度对薄膜介电性能与铁电性能的影响。通过对薄膜的铁电性能与介电性能进行测试,分析了不同厚度薄膜的剩余极化强度、介电常数与介电损耗;通过对介电调谐率与最大正切损耗的计算,进一步分析了薄膜的介电调谐性能。实验结果表明,薄膜的介电常数与介电损耗随薄膜厚度的增大而增加;厚度为600nm的薄膜具有最好的介电调谐性能与铁电性能。     

BST薄膜的膜厚与铁电性能关系研究

采用射频磁控溅射法制备了Ba.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜,研究了不同膜厚的BST薄膜的介电偏压特性曲线和电滞回线。结果表明,当膜厚从250nm增加到650nm时,BST薄膜的εr、εr的电压变化率和最大极化强度分别从195,9%,4.7×10–6C/cm2逐渐增加到1543,19%,30×10–6C/cm2,而矫顽场强随膜厚的变化较复杂。进一步分析发现,膜厚通过影响矫顽场强和最大极化强度进而影响铁电薄膜的电压非线性。     

VLSI用低介电常数含氟碳膜研究

用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法制备了不同工艺条件下的含氟碳膜。测量了薄膜的厚度和介电常数,并用傅立叶红外光谱分析了薄膜化学结构,发现薄膜成分和介电性与沉积工艺密切相关,对薄膜的SEM分析表明所得薄膜均匀致密。控制适当的工艺条件,可沉积理想的超大规模集成电路(VLSI)用钝化膜。     

溅射功率和气氛对Sialon薄膜，介电性能的影响

采用射频磁控溅射法分别在Ar/N2和Ar/O2气氛中制备了厚度为80～300nm的SiMon薄膜,研究了沉积功率对SiMon薄膜的介电性能的影响.发现在Ar/N2气氛中沉积的Sialon薄膜具有较高的介电常数,漏电流密度和介电损耗也稍大.在Ar/N2气氛下沉积的SiMon薄膜的介电常数在4.8～8.5之间,反映介电损耗的参数△Vy在0.010～0.045V之间,在50MV/m直流电场下的正、反向漏电流密度在10-10～10-8数量级,击穿场强在201～476 MV/m;在Ar/O2气氛下沉积的SiMon薄膜的介电常数在3.6-5.3之间,反映介电损耗的参数△Vy小于0.01V,在50MV/m直流电场下的正、反向漏电流密度在10-10～10-9数量级,击穿场强在260～305 MV/m之间.该绝缘薄膜应用于以Zn2SixGe1-xO4:Mn为发光层的无机EL显示器件和以IGZO为有源层的TFT器件中获得了较好的结果.     

BST薄膜非线性特性及机理研究

钛酸锶钡(BaxSr1-xTiO3,简称BST)薄膜具有非线性强、漏电流小、居里温度可调等特点,因而在介质移相器、压控滤波器等方面有着广泛的应用前景。笔者对BaxSr1-xTiO3(x=0.45~0.90)系列陶瓷的晶体结构和介电性能、膜厚均匀性控制、BST薄膜的微结构(包括组成、晶体结构和电畴等)和介电非线性尺度效应、铁电薄膜介电非线性模型、薄膜型介质移相器的设计和制作等重要问题进行了研究,取得了以下研究结果:通过研究靶基中心不重合的磁控溅射系统,建立了平面磁控溅射膜厚分布的数学模型,提出了采用T=∫Ld(x,y)ds=∫0td(ξ(t),ψ(t))ξ'2(t)+ψ'2(t)dt来描述靶基中心不重合的平面磁控溅射的膜厚分布情况。在靶基距为72mm、公自转转速比为5.3的条件下,采用自行设计的射频磁控溅射设备和φ100mm靶材制备的BST薄膜膜厚均匀性偏差为2.8%。采用压电力显微镜(PFM)研究了BST薄膜中电畴的类型和尺寸。不仅证实BST薄膜中存在90°铁电畴,而且确定了BST薄膜由多畴转变为单畴结构的晶粒临界尺寸(单畴临界尺寸)为31nm左右。通过研究BST薄膜的介电非线性尺度效应,发现晶粒尺寸和膜厚对薄膜的介电非线性具有重要的作用。随着晶粒尺寸和膜厚的增加,BST薄膜的介电系数、介电系数变化率都逐渐增大。晶粒尺寸对单畴态薄膜的介电系数电压变化率和矫顽场强影响特别显著,而对多畴态薄膜的介电系数电压变化率和矫顽场强影响不明显。在上述实验研究的基础上,对铁电材料的介电非线性机理进行了研究。首先,从简单、实用的角度出发写出表征P(E)和ε(E)非线性的数学多项式,根据介电偏压特性曲线和电滞回线的特征值和连续性原理,给出边界条件和初始条件,解出表达式中的各项系数,从而建立了铁电晶体的介电非线性模型。然后,采用理想的晶粒–晶界几何模型,画出铁电陶瓷材料的等效电路,引入晶粒和晶界的大小,从而建立了铁电陶瓷的介电非线性模型。再采用理想二极管等效界面势垒,得到薄膜型平板电容器等效电路,引入膜厚和界面厚度两个尺度变量,从而建立了铁电薄膜的介电非线性模型。最后,利用文献的数据和曲线对模型进行了验证,模拟得到的曲线与实验得到的曲线变化趋势基本一致,表明该模型可以较好地解释铁电材料(包括陶瓷和薄膜)的介电非线性特性及其随晶粒大小、膜厚和界面厚度等尺度变化的规律。对薄膜型介质移相器的设计、制作和测试进行了研究。采用ADS和HFSS软件进行仿真,设计出了分布式电容负载型铁电薄膜介质移相器的电路结构和各部分的尺寸;采用改进的剥离工艺,制作出了电极线条整齐的铁电薄膜介质移相器;采用矢量网络分析仪,在频率为35GHz、控制电压为40V条件下,测得介质移相器的移相度为180°,插损为9.7dB。     

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。     

高度(100)取向的BST薄膜及其高介电调谐率

用脉冲激光沉积法制备(Ba1-xSrx)TiO3(x=0.35,0.50简称BST35和BST50)介电薄膜。在650℃原位退火10min,获得高度(100)取向柱状生长的晶粒。BST35薄膜的平均晶粒尺寸为50nm,BST50薄膜的晶粒尺寸为150~200nm。在室温和1MHz条件下,BST35的最大εr和调谐率分别达到810和76%,其介电调谐率高于国内外同类文献报道的数据;BST50的εr和调谐率最大分别达到875和63%。薄膜为(100)取向生长,因为薄膜沿平面c轴极化而产生应力,在电场作用下,而获得高介电调谐率。