InSbCID焦平面器件中介质膜的制备和应用

本文介绍了等离子增强化学汽相淀积(简称PECVD)二氧化硅的生长原理.用硅烷(SiH_4)和二氧化碳(CO_2)通过射频电场产生辉光放电等离子体,以此增强化学反应降低淀积温度.在60～300℃下,SiH_4流量为0.5～2.0升/分,CO_2流量为0.2～1.5升/分,淀积压力为0.8～3.5托,射频功率为20～50瓦,极板间距为12～20.5毫米的条件下淀积二氧化硅膜.给出了射频功率、淀积压力、气体流量比等对淀积速率的影响以及红外光谱分析结果.其次,简述了PECVD二氧化硅钝化膜的性能及其在全单片锑化铟红外电荷注入器件(FMInSbIRCID)研制中的应用情况.     

钝化膜的低温等离子体淀积

硅烷气体分别和氮气、氧化亚氮(N_2O)通过射频电场产生辉光放电等离子体,以此增强化学反应降低淀积温度,在常温至350℃的条件下淀积了氮化硅和二氧化硅。 本文给出了在不同射频功率,淀积温度和硅烷气浓度条件下所得的淀积速率,薄膜腐蚀速率、折射率等主要实验数据以及红外透射光谱、俄歇电子能谱分析结果。     

淀积参数对PECVD氮化硅薄膜力学特性的影响

等离子增强化学气相淀积(PECVD)法制备的氮化硅薄膜具有沉积温度低、生长速率高和残余应力可调节等特点,研究其力学特性对研制MEMS器件和系统具有重要意义。采用HQ-2型PECVD淀积台,在沉积温度为350℃,NH3流量为30cm3/min的条件下,通过改变氩气稀释至5%的SiH4流量和射频功率大小,制备了具有压应力、微应力和张应力的多种氮化硅薄膜样品。采用纳米压痕仪Nanoidenter-G200对淀积薄膜的杨氏模量和硬度进行测试,结果表明,在较小的SiH4流量和较高的射频功率条件下,淀积的氮化硅薄膜具有更高的杨氏模量和硬度。     

激光等离子体淀积硅薄膜过程动力学研究

采用强TEA CO_2脉冲激光辐照SiH_4/H_2系统,对SiH_4激光等离子体淀积硅膜进行了研究,测量了膜淀积及膜性能随淀积条件的变化关系.同时采用光学发射光谱、光声激光偏转方法对其基本的微观和宏观动力学过程进行了研究,在此基础上初步建立了膜淀积的物理模型,计算了膜淀积速率、膜面积等,结果与实验符合得较好.     

等离子体增强化学气相淀积SiO_2/InSb钝化膜的研究

本文叙述了应用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)技术,对InSb光伏器件的表面进行钝化。实验中采用正交实验的方法,选择了射频功率、反应气体的流量比、衬底温度等三种工艺因素,及其三个位级的变化所引起的对锑化铟器件上淀积的二氧化硅钝化膜的物理、化     

OLD诊断SiH_4的LPCVD动力学过程

用光声激光偏转(OLD)测量了强TEA CO_2脉冲激光辐照SiH_4-H_2系统产生等离子体淀积(LPCVD)硅薄膜过程中的激波效应,证明激光击穿SiH_4诱发的激波效应是LPCVD中基本的气体动力学过程,并讨论了激波对膜生长的影响。     

气体流量比对PECVD硅化钛薄膜性质的影响

本文报道了以四氯化钛(TiCl_4)和硅烷(SiH_4)为源物质,采用等离子增强化学气相淀积工艺(PECVD)制备硅化钛薄膜的方法;着重研究了气体流量比变化对薄膜电阻率、淀积速率以及化学组成的影响,通过实验获得了制备优良硅化钛薄膜的最佳气流比条件。     

激光诱导化学气相淀积SiO_2薄膜

已经证明,用气相施主分子,可以快速（3O00A/分）的进行光化学淀积二氧化硅。利用ArF激光器（193nm）来激励并离介硅烷（SiH_4）和笑气（M_2O）分子进行淀积,与早期的用汞灯不相干光进行辐照淀积氧化物相比,其淀积速度快,可达到汞灯的20倍的淀积速率,在特定范围内,受离介反应的限制。并受紫外光（UV）对衬底直接碰撞的影响。     

SiCl_4-SiH_4-H_2混合源的硅外延生长

本文探讨了SiCl_4/SiH_4/H_2混合源常压和低压硅外延生长技术.实验结果表明,混合源兼有SiCl_4和SiH_4两者的优点,并在一定比例下具有SiH_2Cl_2源的特性.它能降低外延生长温度、调节淀积速率,改善淀积的均匀性和抑制自掺杂效应.因此它可适应多种器件的要求.     

多晶硅膜的热壁低压化学汽相淀积

目前多晶硅膜的淀积与其他Si_3N_4、SiO_2等薄膜工艺一样,一般都采用CVD技术,国内生产都是在冷壁常压系统中淀积.本文介绍热壁低压CVD技术,使装片容量增加到常规CVD技术的4到5倍,且膜厚的均匀性好,含氧量低,不用携带气体和加热基座,因此工艺简单,能节省电力与高纯气体,具有较大的经济效果.试验中采用的硅源为20%SiH_4气体,系统压力为0.5～1托,淀积温度为640℃～700℃,SiH_4气流量为25～45毫升/分,淀积膜厚2000～7000埃的多晶硅膜,淀积速率为90～160埃/分.膜厚每增加1000埃,R(?)比值降低约1.2倍,淀积温度每增加20℃,R(?)比值降低约1.3倍.根据电子衍射分析,多晶硅膜的最低淀积温度为600℃左右,一般以640℃至700℃为宜.薄膜表面晶粒大小随淀积温度与膜厚增加而增加.     

二氧化硅膜的减压淀积

我们在一个减压CVD反应器中,于700～750℃下用四乙氧基硅烷(TEOS)分解法,在硅衬底上淀积出了二氧化硅膜。淀积速率为200～300埃/分。在能装载100片的淀积区,淀积膜厚的均匀性优于1％。台阶覆盖性良好,缺陷密度很低,膜的应力是压应力而且很小。膜的折射率,红外质谱和密度与常压淀积的二氧化硅膜相同。系统中添加磷化物使淀积速率增加,膜厚的均匀性变坏。因此,这种反应并不能适用于淀积集成电路所用的掺磷二氧化硅膜;然而,对非掺杂的二氧化硅膜淀积工艺来说,这种反应似乎是一个很好的工艺过程。     

激光产生的硅汽相淀积

当硅烷被脉冲CO_2激光器照射时就淀积出硅膜。当激光调至SiH_4吸收频率上时,有效地导致出这种激光产生的汽相淀积。其效率是那么高,以致1.3MW/cm~2的未聚焦束就足够了。无任何热效应。在汽压超过100乇以上能有效地产生淀积,这表明包含有一种碰撞附加过程。     

氨气预氮化制备超薄氮化硅薄膜及电学性能

为寻求制备性能良好的纳米厚度氮化硅(SiN_x)薄膜的方法,采用NH_3等离子体氮化、SiH_4/NH_3等离子增强化学淀积法及先氮化后淀积的方法制备了三种SiN_x薄膜,研究比较了三种薄膜的性质。用X射线光电子谱检测了NH_3等离子体氮化Si片得到的SiN_x薄膜的组分,利用椭圆偏振光谱仪测量薄膜厚度,估算了氮化速率。用NH_3和SiH_4作为反应气,分别在原始硅片和经过NH_3预氮化后的硅片上淀积厚度为5 nm、10 nm和50 nm的SiN_x薄膜。用电容-电压法研究了薄膜样品的电学性质,发现单纯用NH_3等离子体氮化的薄膜不适合做介质膜,而先用NH_3氮化再淀积SiN_x的样品比直接淀积SiN_x的样品界面性能明显改善,界面态密度降低到1～2×10~(11)eV~(-1) cm~(-2)。     

磷硅玻璃膜的等离子活性淀积及特性

研究了由等离子体活化反应系统(P—PSG)淀积的磷硅玻离膜。分析了对应不同淀积参数的P—PSG的基本特征。在该等离子体淀积方法中,利用反应气体SiH_4、PH_3和N_2O进行淀积, P—PSG有高的淀积速率〔大约为百分之10(W/O)P摩尔重量〕。用这种方法淀积的P-PSG膜与常压下(AP-PSG)淀积的常规PSG膜比较,显示出良好的薄膜性能,如在热处理期间具有较强的抗裂性,保真的台阶覆盖和可控的压应力等。     

用微波激活氮的低温淀积氮化硅

通过 SiH_4和微波激活(2.45千兆赫)而产生活化氮的反应淀积了氮化硅膜。根据 Arrhenius 图,对于350℃～150℃激活能是0.6千卡/克分子,而对于150℃～50℃是2.3千卡/克分子。当淀积温度低于150℃时,其膜是一种松散的结构,这就引起一个快的腐蚀速率。对于每个 R_P,由不同浓度 SiH_4生成的膜,其折射率有一个最大值,并且低于2。根据 I-R 测量,证明了用目前的方法生成的膜是氮化硅膜。在特殊的条件下,得到了氮化硅的准确的化学配比。萤光光谱分析指出,在淀积的时候,SiH_4在活化氮出现时容易分解为 Si 原子,而且 Si 原子和 N 原子以一种气体状态存在。     

PECVD Si_3N_4膜工艺研究

本文叙述通过射频电场产生的辉光放电等离子体,在200～300℃的温度条件下淀积Si_3N_4膜。给出不同射频功率、淀积温度和Si/N气体浓度条件下得到的淀积速率、腐蚀速率和折射率等实验数据,以及它们对膜质量、膜均匀性的影响。同时还给出红外光谱仪分析膜组分的结果。     

LPCVD掺氧多晶硅薄膜淀积及其特性

本文对LPCVD掺氧多晶硅的工艺特性进行了研究,尤其是分析和讨论了在LPCVD系统中淀积温度、反应气体流量比(N_2O/SiH_4)及硅烷(SiH_4)流量对SIPOS薄膜的工艺参数及薄膜性质的影响,并对LPCVD-SIPOS的有关性质进行了讨论。     

SiN钝化对InGaAs/InP双异质结双极性晶体管直流性能的影响

研究了SiN钝化对InGaAs/InP双异质结双极性晶体管(DHBT)直流性能的影响。在不同温度和不同气体组分条件下淀积了SiN薄膜,并对钝化器件的性能进行了测量和比较。结果表明,低的淀积温度有利于减小淀积过程对器件的损伤;采用氮气(N_2)和硅烷(SiH_4)取代常用的氨气(NH_3)和硅烷(SiH_4)作为淀积SiN薄膜的反应气体,显著地减少了器件发射结(B-E)和集电结(B-C)泄漏电流。另外,与未钝化器件的直流性能相比,钝化后器件的电流增益增加,基区表面复合电流大幅减小,这对提高器件的可靠性至关重要。     

2～10乇下二氧化硅的低温化学汽相淀积

我们论述了一种适用于CVD二氧化硅的新的低压和低温工艺,这种新的工艺与常规低压CVD工艺不同。采用这种新工艺时低温(150～300℃)和独特压力范围(2～10乇)提供适合于硅烷和氧进行反应的条件。在这种热处理过程中,活化能为0.15～0.18电子伏,在250℃时的淀积速率达到100埃/分钟。和常压CVD工艺相比,这种技术对O_2/SiH_4比率的灵敏度大约只有十五分之一。淀积条件与低温硅及Ⅲ-Ⅴ族工艺兼容。对于硅的初始电流-电压和电容-电压测量结果表明,电介质电场强度为3～8×10~6伏/厘米,固定氧化物电荷密度Q_(ss)<10~(11)/厘米~2。     

低压硅外延的选择性生长现象

低压化学汽相淀积系统(LPCVD)具有产量大,均匀性好和成本低等优点,最近国外已大量的用于半导体工业中制备SiO_2、Si_3N_4和多晶硅薄膜,用于硅外延也能够降低温度和抑制自扩散.最近我们发现低压外延有选择性生长现象.我们在H_2-SiCl_4体系,以SiO_2为掩模,反应管压力为80～100托,温度高于1050℃,H_2流量为6升/分,SiC_4浓度低于0.027克分子数,在SiO_2 .处没有发生硅的淀积,而在SiO_2的窗孔内硅片上可以得到0.2～0.5微米/分的生长速度.