氢化非晶及微晶硅的氢含量和红外光谱研究

本文报道了不同衬底温度,不同生长速率和不同射频功率情况下辉光放电分解硅烷方法生长的氢化非晶与微晶硅中的氢含量和红外振动吸收光谱及其退火效应的研究结果.升高衬底温度和增大射频淀积功率都导致样品中氢总含量的下降,但就SiH_2与SiH 的相对含量而论,前者导致SiH_2相对含量的减少,而后者似乎引起相反的效果.热退火和光谱测量实验表明:不同条件下生长的非晶或微晶薄膜的热稳定性是不同的,缓慢的生长速率似乎有助于提高薄膜的热稳定性.     

辉光放电电子束瞬态退火研究

辉光放电电子束已成功用于半导体浅结掺杂和离子注入后的退火处理。本文介绍了用自制的辉光放电电子束机分别对硅中注硼、注砷的损伤进行退火的研究,并与热退火和白光退火结果进行了比较。     

气体压强对磷掺杂a-Si:H薄膜电学性能的影响

用射频等离子增强化学气相沉积方法(RF-PECVD)制备磷掺杂氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜,研究了辉光放电气体压强(20～80 Pa)对薄膜的暗电导率、电导激活能以及电阻温度系数的影响;利用激光喇曼光谱研究了气体压强对a-Si:H薄膜微结构的影响,并与薄膜的电学性能进行了综合讨论.结果表明:随着辉光放电气体压强的增加,a-Si:H薄膜的暗电导逐步减小,但电导激活能和电阻温度系数都有不同程度的增大;同时,薄膜内非晶网络的短程和中程有序程度逐渐恶化.     

等离子体工艺参数对非晶硅氢合金中氢的键合性质的影响及氢的释放机理

研究了等离子体工艺参数对射频辉光放电沉积的a-Si:H膜中氢的键合状态的影响及氢在退火时的释放机理。结果表明:可以通过不同的制备条件(特別是等离子体压力)控制a-Si:H膜中氢的键合状态。提出了以空间氢聚团模型解释在a-Si:H膜的退火过程中氢的释放机理。     

富硅氮化硅薄膜的制备及其发光特性

采用射频磁控反应溅射法制备了氮化硅薄膜.利用X射线衍射谱(XRD)、红外光谱(IR)、能谱(EDS)和光致发光谱(PL),通过与氮气中和空气中退火薄膜比较,对原沉积薄膜进行了成分与结构和发光特性研究.研究发现原沉积薄膜是部分晶化的富硅氮化硅薄膜,薄膜中晶态氮化硅颗粒的平均粒径为33 nm;在氮气中退火后,纳米颗粒增大;在空气中退火后,薄膜被氧化,晶态颗粒消失.在4.67 eV的光激发下,原沉积薄膜中观测到7个强的PL峰,其峰位分别为3.39,3.24,3.05,2.82,2.61,2.37和2.11 eV.在氮气和空气中退火后, PL峰位和强度有变化.对其光致发光机制进行了探讨, 认为硅悬挂键≡Si,氮悬挂键=N,硅错键≡Si-Si≡以及与氧有关的缺陷在富硅氮化硅薄膜高强度荧光发射中起主导作用.     

Al/a-Si∶H复合薄膜的电导性能

采用真空热蒸发与PECVD方法,在经特殊设计的"单反应室双沉积"设备中沉积了Al/a-Si∶H复合薄膜,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射、Raman及X射线光电子谱等方法对复合薄膜在不同Al层厚度和不同温度退火后的晶化及电导行为进行了研究.结果表明,Al/a-Si∶H复合薄膜在不高于250℃的退火条件下即开始出现硅的晶体相.退火温度越高,Al层越厚,形成多晶硅的量越多.Al/a-Si∶H复合薄膜的电导率受Al原子在a-Si∶H中掺杂效应的影响,比纯a-Si∶H薄膜的大.随着硅晶体相在复合薄膜中的生成,复合薄膜的电导率受晶相比控制,晶相比增加,电导率增大.     

Al/a-Si∶H复合薄膜的电导性能

采用真空热蒸发与PECVD方法,在经特殊设计的"单反应室双沉积"设备中沉积了Al/a-Si∶H复合薄膜,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射、Raman及X射线光电子谱等方法对复合薄膜在不同Al层厚度和不同温度退火后的晶化及电导行为进行了研究.结果表明,Al/a-Si∶H复合薄膜在不高于250℃的退火条件下即开始出现硅的晶体相.退火温度越高,Al层越厚,形成多晶硅的量越多.Al/a-Si∶H复合薄膜的电导率受Al原子在a-Si∶H中掺杂效应的影响,比纯a-Si∶H薄膜的大.随着硅晶体相在复合薄膜中的生成,复合薄膜的电导率受晶相比控制,晶相比增加,电导率增大.     

退火温度对高介电常数Ta2O5薄膜电学性能的影响

利用磁控溅射法在硅(Si)衬底上沉积了Ta2O5薄膜,对薄膜进行了不同温度的退火处理,并利用X射线衍射仪对薄膜的微观结构进行了分析.然后在Si的背面和介电薄膜的上面沉积Pt电极,组成了金属—氧化物—半导体( MOS)电容器,对不同温度下退火得到的薄膜制备的MOS电容器的电学性能进行了研究.结果表明,薄膜在700℃开始结...     

VO2(B)薄膜的制备及特性优化研究

采用直流磁控溅射法,在纯氩气氛中溅射V2O5靶材,在覆盖有氮化硅薄膜的P(100)硅基片表面沉积氧化钒薄膜.对沉积的薄膜进行了后续高真空高温退火处理.利用XRD对薄膜的晶相进行了分析,结果表明退火处理前和退火处理后的薄膜都具有VO2各晶面的取向,XPS分析证明了XRD的物相分析结果.对薄膜的方阻特性的测试表明生成的薄膜是典型的VO2(B)薄膜,退火后的薄膜方阻减小,方阻温度系数也降低.在此基础上,利用薄膜晶界散射理论,通过改变薄膜沉积时间和沉积温度使薄膜的方阻和方阻温度系数随薄膜厚度和晶粒大小而变化,从而使薄膜的电性能达到优化.     

掺杂对氟化非晶碳膜场发射性能的影响

利用射频等离子体增强型化学气相沉积设备(RF-PECVD)在单晶硅基底上沉积舍氮的氟化类金刚石薄膜,研究了不同掺氮量下薄膜的场发射特性.通过退火处理,研究了薄膜场发射电流的稳定性,通过原子力显微镜,观察了薄膜退火前后的表面形貌.通过场发射测试表明,随着氮含量的升高,薄膜的阈值电场降低,发射电流逐渐升高.退火后,掺氮薄膜达到稳定的发射电流的时间比未掺氮薄膜大大缩短.表面形貌分析表明,退火后由于薄膜表面微凸的减少,发射电流有所下降.     

离子束增强沉积氮化硅薄膜生长及其性能研究

用离子束增强沉积技术合成了氮化硅薄膜并研究了薄膜的组分、性能和结构.结果表明,离子束增强沉积生长的氮化硅薄膜的组分比,可借助于调节氮离子和硅原子到达率之比加以控制.在合适条件下生长的氮化硅薄膜,其红外吸收特征峰在波数为840cm~(-1)附近,光折射率在2.2到2.6之间,其组分为Si_3N_4用RBS、AES、TEM、SEM、ED及扩展电阻,测量和观察生成的氮化硅薄膜的组分深度分布及结构.发现,离子束增强沉积制备的氮化硅薄膜,存在着表面富硅层、氮化硅沉积层及混合过渡层这样的多层结构.薄膜呈球状或方块状堆积.基本上是无定形相,但局部可观察到单晶相的存在.离子束增强沉积制备的氮化硅薄膜中的含氧量比不用离子束辅助沉积的显著减少.     

退火温度对电子束蒸发沉积硅薄膜结构和光学性能的影响（英文）

系统研究了退火温度对硅薄膜结构和光学性能的影响。通过电子束蒸发工艺制备硅薄膜,然后在氮气保护下对薄膜样品在200～500°C范围内进行退火处理。使用XRD、拉曼光谱、电子自旋共振和透射光谱测量等方法对薄膜样品进行了表征。结果显示,随着退火温度的升高,非晶硅薄膜结构有序度在短程和中程范围内得到改善,同时缺陷密度显著降低-。当样品在400°C退火后,消光系数k由6.14×10~(-3)下降到最小值1.02×10~3(1000 nm),这是由于此时硅薄膜缺陷密度也降到最低,约为沉积态薄膜的五分之一。试验结果表明,硅薄膜在适当的温度下退火可以有效地降低近红外区膜层的光学吸收,这对硅薄膜在光学薄膜器件研制中具有重要应用。     

掺氮类金刚石薄膜的导电性能及退火特性

对含氮的类金刚石薄膜的导电性能进行了研究,发现随着氮含量的增加,沉积薄膜的电导率增加较缓,且当氮含量达到一定值后,氮含量继续增加反而薄膜电导率有所下降.对薄膜进一步热处理,结果表明低掺氮的薄膜退火后导电性能有了较大的提高,而高掺氮的薄膜退火后电导率有所下降.文章通过分析退火前后薄膜的红外光谱,提出了充当施主杂质中心氮原子"激活"的慨念和高掺杂后薄膜中氮原子形成a-CNx结构.从而从微观结构解释了掺氮对类金刚石薄膜导电性电能的影响.     

电泳法制备ZnO/SiO2复合薄膜

用电泳法在硅衬底上沉积了ZnO/SiO2复合薄膜,然后在650℃和950℃退火热处理30 min。测试结果表明,样品经650℃退火后,复合薄膜ZnO和SiO2微晶颗粒集结成块状,结晶程度较高,颗粒尺寸较大,不连续的散落在硅衬底上。经950℃退火后,其中ZnO和SiO2发生反应生成少量的ZnSiO4微晶颗粒,使复合薄膜在室温下的绿色发光强度有所增加。     

氮对重掺锑直拉硅中氧沉淀的影响

通过在不同条件下退火,研究氮杂质对重掺锑硅(HSb-Si)中氧沉淀的影响.实验结果表明,在高温单步退火(1000～1150℃)和低高两步退火(650℃+1050℃)后,掺氮HSb-Si中与氧沉淀相关的体微缺陷的密度都要远远高于一般的HSb-Si.这说明在HSb-Si中,氮能分别在高温和低温下促进氧沉淀的生成.因此,可以认为与轻掺直拉硅一样,在HSb-Si中,氮氧复合体同样能够生成,因而促进了氧沉淀的形核.实验结果还表明氮的掺入不影响HSb硅中氧沉淀的延迟行为.     

SiO_2-Si界面射频等离子体退火性质研究

众所周知,SiO_2-Si结构中界面态和固定界面电荷以及SiO_2中的陷阱电荷,强烈影响硅平面型器件的性能及其稳定性.因此用退火来降低这些电荷中心是非常重要的.我们用氧气氛低压辉光放电产生的射频等离子体对SiO_2-Si界面退火(简称RFP退火).     

快速热退火温度对纳米晶氢-硅薄膜及其p-n结性能的影响

采用快速热退火(RTA)对热丝化学气相沉积HWCVD制 备的非晶氢-硅(a-Si:H)薄膜进行晶化处理,并在此基础上制备了 纳米晶氢-硅(nc-Si:H)薄膜p-n结。利用拉曼(Raman)光谱、X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)和分光光 度计研究了所制备(nc-Si:H)薄膜的结构、光学性能与退火温度的关系;同时, 研究了不同RTA条 件下制备p-n结的整流特性随温度变化的规律。研究发现,随RTA温度由700℃升高至 1100℃,薄膜的晶化率由46.3%提高到96%,拉曼峰半高宽(FWHM)由19.7cm－1降低至7. 1cm－1。当退火 温度为700℃时,薄膜的XRD谱中只有一个较弱的Si(111)峰;当退火 温度高于900 ℃时,薄膜 的XRD谱中除Si(111)峰外,还出现了Si(220)、Si(311)峰。同时,随退火温度的升高,薄膜 的禁 带宽度由1.68eV升高至2.05eV。由于禁带宽 度的增加,相应的p-n结最高工作温度也由180℃升高至300℃。     

（英）退火温度对电子束蒸发沉积硅薄膜结构和光学性能的影响

系统研究了退火温度对硅薄膜结构和光学性能的影响。通过电子束蒸发工艺制备硅薄膜,然后在氮气保护下对薄膜样品在200~500°C范围内进行退火处理。使用XRD、拉曼光谱、电子自旋共振和透射光谱测量等方法对薄膜样品进行了表征。结果显示,随着退火温度的升高,非晶硅薄膜结构有序度在短程和中程范围内得到改善,同时缺陷密度显著降低-。当样品在400°C退火后,消光系数k由6.14×10^-3下降到最小值1.02×10~3(1000 nm),这是由于此时硅薄膜缺陷密度也降到最低,约为沉积态薄膜的五分之一。试验结果表明,硅薄膜在适当的温度下退火可以有效地降低近红外区膜层的光学吸收,这对硅薄膜在光学薄膜器件研制中具有重要应用。     

流量及温度对低频PECVD氮化硅薄膜性能的影响

研究了低频等离子增强化学气相沉积(LF-PECVD)工艺中气体流量比和衬底温度对氮化硅薄膜折射率、密度及应力的影响规律,同时测试了薄膜的红外光谱以分析不同条件对薄膜成分的影响.结果表明,低频氮化硅薄膜折射率主要受薄膜内硅氮元素比的影响,其次是薄膜密度的影响.前者主要由硅烷/氨气反应气体流量比决定,而后者主要由衬底温度决定;低频氮化硅薄膜应力大致与密度成正比关系.此外,PECVD工艺所制备氮化硅薄膜都含有相当数量的氢元素,而衬底温度是薄膜内氢含量的决定因素.     

真空蒸发、淀积、溅射、氧化与金属化工艺

介绍了产生等离子体的几种放电方式(如直流二极放电、射频放电、真空辉光放电、真空弧光放电等)、与等离子体相关的溅射沉积、离子镀沉积等常用的真空沉积技术及其在薄膜制备中的应用。参5