分层溅射法制备晶向可控的Mg2Si薄膜

采用分层溅射法在石英衬底上制备了结晶良好的Mg2Si多晶薄膜.当Si膜的溅射时间均为25min、Mg膜的溅射时间为18～22 min、退火温度为375℃时,随着膜厚增加,Mg2Si薄膜的织构由(311)向(220)转变;退火温度为400℃时,薄膜的最强衍射峰均为Mg2Si(220).所有样品均在256 cm1附近出现了...     

Co—Si多层膜的透射电镜研究

本文用TEM技术系统地研究了超高真空中在Si(111)衬底上交替蒸镀Co、Si形成的多层薄膜,在稳态热退火过程中硅化物的生长规律,观察生成硅化物的成分和晶粒度、薄膜的表面形态和界面特征等微结构的变化。结果表明,随着退火温度的升高Co膜逐渐转化为Co_2Si、CoSi和CoSi_2,硅化物晶粒的大小随退火温度的升高而增大,340—370℃退火后在Co耗尽前Co_2Si和CoSi能同时生长(三相共存)。结合XRD分析,证实了上述结果的可靠性。     

多晶硅/CoSi_2/Si结构热稳定性研究

本文利用俄歇电子谱(AES)、X射线衍射(XRD)和电学测量等方法研究了原位掺杂多晶硅/CoSi_2/Si_(衬底)多层结构在700—900℃的温度范围内在惰性气体和真空中进行热处理的稳定性.结果表明,当退火温度低于 850℃,这种结构有良好的热稳定性.当温度高于 850℃,多晶硅与硅化物间将发生互扩散和界面反应.随着退火温度升高,在惰性气体的气氛中,CoSi_2迁移到表面层,而硅外延生长在硅衬底上,形成 CoSi_2/Si 双层结构;在真空中热处理仍可保持 poly-Si/CoSi_2/Si 三层结构.     

MgO缓冲层对Si衬底上制备Fe3Si薄膜性能的影响

采用磁控溅射方法和热加工工艺在n型Si衬底上溅射不同厚度的MgO层并制备Fe-Si薄膜层,退火后形成Fe3Si/MgO/Si多层膜结构.利用MgO缓冲层对退火时Si衬底扩散原子进行屏蔽,并分析MgO层对Fe3Si薄膜结构和电学性质的影响.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和四探针测试仪对Fe3Si薄膜的晶体结构、表面形貌、断面形貌和电阻率进行表征与分析.研究结果表明:当MgO层厚度为20 nm时生成Fe0.9Si0.1薄膜,当厚度为50,100,150和200 nm时都生成了Fe3Si薄膜,生成的Fe3Si和Fe0.9Si0.1薄膜以(110)和(211)取向为主.随MgO缓冲层厚度增加,Si衬底扩散原子对Fe3Si薄膜的影响减小,Fe3 Si薄膜的晶格常数逐渐减小,晶粒大小趋向均匀,平均电阻率呈现先增大后减小趋势.研究结果为后续基于Fe3 Si薄膜的器件设计与制备提供了参考.     

退火对Fe/Si结构原子间互扩散及显微结构的影响

在Si(100)衬底上,用直流磁控溅射沉积约100nm的纯金属Fe膜,然后在600～1000℃真空退火2h.用能量为3MeV的C离子进行了卢瑟福背散射(RBS)测量,并用SIMNRA 6.0程序分析了测量结果,给出了界面附近Fe原子与Si原子间互扩散的完整图像.扫描电镜(SEM)观察和X射线衍射(XRD)测量表征了不同温度退火2h后Fe/Si系统表面的显微结构和晶体结构.由RBS、XRD测量与SEM观察结果,分析了退火过程对磁控溅射制备的Fe/Si双层膜结构原子间的互扩散行为、硅化物形成及显微结构的影响.     

用于自对准提升硅化物结构的CO/Si/Ti/Si及CO/Si/…Ti/Si多层薄膜固相反应研究

为了减小硅化物形成过程中消耗的衬底硅,提出添加非晶Si的新方法,并探索了Co/Si/Ti/Si及Co/Si(×7)/Ti/Si多层薄膜固相反应的两种途径.实验采用四探针、XRD、RBS等多种方法对固相反应过程进行了研究,对反应形成的CoSi2薄膜进行了测试分析,并探索了在SiO2/Si及图形片上的选择腐蚀工艺.结果表明,当选择合适的Co：Si原子比,恰当的两步退火方式及选择腐蚀溶液,两种方法都可以形成自对准硅化物结构.研究了这两种固相反应过程,发现在一定的Co:Si原子比范围内,这两种方法制备的CoSi2薄膜都有一定的外延特性,其中第一种途径得到的CoSi2薄膜具有十分良好的外延特性.     

退火对Fe/Si结构原子间互扩散及显微结构的影响

在Si（100）衬底上,用直流磁控溅射沉积约100nm的纯金属Fe膜,然后在600-1000℃真空退火2h,用能量为3MeV的C离子进行了卢瑟福背散射（RBS）测量,并用SIMNRA6.0程序分析了测量结果,给出了界面附近Fe原子与Si原子间互扩散的完整图像,扫描电镜（SEM）观察和X射线衍射（XRD）测量表征了不同温度退火2h后Fe/Si系统表面的显微结构和晶体结构,由RBS、XRD测量与SEM观察结果,分析了退火过程对磁控溅射制备的Fe/Si双层膜结构原子间的互扩散行为、硅化物形成及显微结构的影响。     

SiOx调制的三元硅化物(C01-xNix)Si2外延

报道了通过Co/Ni/SiOx/Si(100)体系固相反应,实现三元硅化物(Co1xNix)Si2薄膜外延生长及薄膜特性的表征.测试结果表明,中间氧化硅层对原子扩散起到阻挡作用.XRD和RBS图谱显示,有中间层的样品所形成的硅化物膜和硅衬底有良好的外延关系.而Co/Ni/Si(100)体系,则形成多晶硅化物膜,和硅衬底没有外延关系.外延三元硅化物(Co1-xNix)Si2膜的晶格常数介于CoSi2和NiSi2之间,从而可以降低生成膜的应力.薄膜的厚度约为110nm;最小沟道产额(Xmin)为22%.外延三元硅化物膜的电阻率约为17μΩ@cm;高温稳定性达1000C,与CoSi2膜相当.     

Pt/Ti/Si三元固相反应生长PtSi过程的实验研究

采用离子溅射方法在硅衬底上淀积Pt/Ti/Si多层结构,研究了不同退火温度(500℃和800℃)、相同退火时间(30 min)固相反应形成PtSi薄膜的工艺.通过XRD、AES等测试方法,研究了原子的互扩散和反应过程.结果表明,在500℃退火时,由于Pt-Ti-O-Si过渡层的存在,使得Pt和Si反应不够充分,生成物中有部分Pt2Si存在,而800℃退火时,由于过渡层Ti与Si反应生成TiSi2,消耗了大量的Si,使得Pt与Si反应也不够充分.根据上述实验,给出了Pt/Ti/Si三元固相反应在不同退火温度下应采取的工艺务件.     

Ti/Si和Ti/SiO_2/Si系统硅化物的形成

用AES、XPS、RBS和X射线衍射等技术研究了在稳态热退火和激光退火条件下,Ti/Si和 Ti/SiO_2/Si系统硅化物的形成.在 500—600℃稳态热退火条件下,Ti/Si系统形成 Ti_5Si_3、TiSi和 TiSi_2三种硅化物;高于 650℃,只存在TiSi_2.TiSi_2的生长服从 △x∝t~(1/2).Ti/SiO_2/Si系统,750℃以上退火,形成覆盖层为TiO 的Ti_5Si_3薄膜,△x∝t~(1/2). CW-Ar~+激火扫描退火Ti/Si样品,功率密度小于2.7kW/cm~2,产生固相反应;功率密度～3.8kW/cm~2,产生液相反应,并形成TiSi_2和纯Si的混合薄膜.对实验结果进行了讨论.     

Pt层对Ni/Si(100)固相反应NiSi薄膜高温稳定性的增强效应

研究了顺次淀积在 Si (10 0 )衬底上的 Ni/ Pt和 Pt/ Ni的固相硅化反应 .研究发现 ,当 1nm Pt作为中间层或覆盖层加入 Ni/ Si体系中时 ,延缓了 Ni Si向 Ni Si2 的转变 ,相变温度提高 .对于这种双层薄膜体系 ,80 0℃退火后 ,XRD测试未检测到 Ni Si2 相存在 ;85 0℃退火后的薄膜仍有一些 Ni Si衍射峰存在 . 80 0℃退火后的薄膜呈现较低的电阻率 ,在 2 3— 2 5 μΩ· cm范围 .上述薄膜较 Ni/ Si直接反应生成膜的热稳定性提高了 10 0℃以上 .这有利于Ni Si薄膜材料在 Si基器件制造中的应用 .     

磁控溅射生长Cu/Si薄膜

用溅射方法在Si(111)上生长Cu/Si,Ti/Si,Cu/Ti/Si薄膜。用XRD,红外吸收光谱,台阶仪对薄膜进行分析和测量。结果表明:在150℃溅射生长出的Cu/Ti/Si薄膜的缓冲层为硅化物TiSi2(311);Cu薄膜的主要成分是晶粒大小为17nm的Cu(111);Cu/Ti/Si(111)平均厚度为462nm,粗糙度为薄膜厚度的3%。在以TiSi2薄膜为缓冲层的Si(111)衬底上生长出的Cu薄膜抗氧化性较强、薄膜均匀性和致密性较好。     

Ni/Ti/Si形成硅化物的特性分析

随着MOSFET的特征尺寸进入20nm技术节点,源漏接触电阻成为源漏寄生电阻的主导部分,后栅工艺对硅化物的高温特性提出了更高的要求。分析了Ni/Ti/Si结构在不同温度退火下形成的硅化物的薄膜特性和方块电阻。分别采用J-V和C-V方法,提取硅化物与n-Si(100)接触的势垒高度。Ni/Ti/Si结构形成的镍硅化物在高温下具有良好的薄膜特性,并且可以得到低势垒的肖特基接触。随着退火温度的升高,势垒高度逐渐降低。研究了界面态的影响,在低于650℃的温度下退火,界面态密度随退火温度升高而逐渐增大,高于750℃后,界面电荷极性翻转。     

Pt层对Ni/Si(100)固相反应NiSi薄膜高温稳定性的增强效应

研究了顺次淀积在Si(100)衬底上的Ni/Pt和Pt/Ni的固相硅化反应．研究发现,当1nm Pt作为中间层或覆盖层加入Ni/Si体系中时,延缓了NiSi向NiSi2的转变,相变温度提高．对于这种双层薄膜体系,800℃退火后,XRD测试未检测到NiSi2相存在;850℃退火后的薄膜仍有一些NiSi衍射峰存在．800℃退火后的薄膜呈现较低的电阻率,在23—25μΩ*cm范围．上述薄膜较Ni/Si直接反应生成膜的热稳定性提高了100℃以上．这有利于NiSi薄膜材料在Si基器件制造中的应用．     

退火温度和退火时间对不同衬底上Mg_(2)Si薄膜结构的影响北大核心CSCD

以Mg_(2)Si烧结靶为靶材,采用磁控溅射法在Si、石英和Al_(2)O_(3)衬底上先沉积一层Mg_(2)Si非晶薄膜,再进行退火处理,研究了衬底类型、退火温度及退火时间对Mg_(2)Si多晶薄膜结构的影响。结果表明:Si、石英、Al_(2)O_(3)三种衬底上Mg_(2)Si薄膜的最优退火温度和退火时间均为350◦C和1 h。Al_(2)O_(3)衬底上的Mg_(2)Si薄膜结晶质量最佳,Si衬底上的薄膜次之,石英衬底上的薄膜结晶质量最不理想,分析表明这种差异主要源于衬底与薄膜之间的热失配不同。     

Co-Si多层膜在稳态热退火中的固相界面反应

超高真空条件下,采用电子束蒸发工艺在Si(111)衬底上交替蒸镀200A的Co和Si薄膜形成多层膜结构,在恒温炉中作稳态热退火,然后用XRD、RBS及AES等技术作分析,研究了Co-Si多层膜固相反应的相序,用四探针测量了反应生成的钴硅化物的电阻率。结果表明,随着退火温度的升高,淀积在Si(111)上的Co膜逐步转化为Co_2Si、CoSi和CoSi_2,最后完全转化为CoSi_2。在比单层膜低得多的温度下退火获得了电阻率较低、表面形态良好、晶粒很大的CoSi_2薄膜材料。     

W/C.Mo/Si,W/si,Pt/si多层膜热稳定性的电镜研究

本文利用横截面电镜试样方法研究了W/C、Mo/Si、W/Si、Pt/Si四种多层膜的热稳定性。它们均生长在Si(100)衬底上,其周期数分别为125,65,288,35。透射电镜实验在H—800上进行。W/C多层膜有未退火,500℃,800℃退火0.5hr的样品,Mo/Si多层膜有未退火和500℃退火0.5hr的样品,W/Si多层膜有未退火和400℃退火0.5hr的样品,Pt/Si多层膜有未退火的样品。退火的真空度优于3×10~(-5)托。典型的衍射花样和明场像如图所示,根据衬未退火、W/Si多层膜的衍射花样及BF像。底单晶Si的衍射斑作内标可以精确地测定多层膜的周期,发现不同退火温度后其多层膜的周期不同。400℃退火后的W/     

退火对磁控溅射法制备半导体Mg2Si薄膜的影响

通过磁控溅射和氩气氛围退火,在Si(111)衬底上制备环境友好半导体Mg2Si薄膜,并采用XRD和SEM研究了退火对Mg2Si薄膜形成和微结构的影响。结果表明Mg2Si薄膜的质量取决于退火温度、退火时间和沉积的薄膜厚度。制备Mg2Si薄膜,400℃退火5h是最优退火条件。XRD和SEM结构表明Mg2Si是通过沉积的Mg和Si衬底原子的相互扩散形成的。退火减少薄膜缺陷,也影响薄膜的表明粗糙度。     

SiO_x调制的三元硅化物(Co_(1-x)Ni_x)Si_2外延

报道了通过 Co/ Ni/ Si Ox/ Si(10 0 )体系固相反应 ,实现三元硅化物 (Co1 - x Nix) Si2 薄膜外延生长及薄膜特性的表征 .测试结果表明 ,中间氧化硅层对原子扩散起到阻挡作用 .XRD和 RBS图谱显示 ,有中间层的样品所形成的硅化物膜和硅衬底有良好的外延关系 .而 Co/ Ni/ Si(10 0 )体系 ,则形成多晶硅化物膜 ,和硅衬底没有外延关系 .外延三元硅化物 (Co1 - x Nix) Si2 膜的晶格常数介于 Co Si2 和 Ni Si2 之间 ,从而可以降低生成膜的应力 .薄膜的厚度约为110 nm;最小沟道产额 (χmin)为 2 2 % .外延三元硅化物膜的电阻率约为 17μΩ· cm ;高温稳定性达     

Cu/Zr-Si-N/Si金属化系统制备及退火气氛对其热稳定性的影响

采用磁控溅射法在n型〈111〉晶向的Si衬底上形成了Zr-Si-N薄膜及Cu/Zr-Si-N/Si金属化系统.将Cu/Zr-Si-N/Si金属化系统样品分别在真空及H2/N2(体积比为1∶9)气氛中800℃退火1h.对Zr-Si-N薄膜和退火后的金属化系统样品进行X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、薄层电阻率及俄歇电子能谱测试与分析.结果表明,Zr-Si-N阻挡层是以ZrN晶体与非晶相Si3N4或其他Si-N化合物的复合结构形式存在.经过两种气氛退火后的样品均没有发生阻挡层失效,但与真空退火相比,H2/N2退火气氛由于不存在残余O2的作用而表现出较低的Cu膜薄层电阻率及较好的Cu/Zr-Si-N/Si界面状态.