金在SiO_2-Si界面效应的物理化学模型

金在硅体内的性质早为人们所熟悉并在一系列硅器件和集成电路中得到了广泛的应用.然而,对金在SiO_2-Si界面性质的研究则是近些年才开始的,并且现在还没有完整的图象.大家知道,实际硅器件(包括集成电路)表面,总是有一个SiO_2-Si体系,该体系性质好坏对器件性能,可靠性及稳定性影响极大.体系的好坏取决于多种因素;如界面态的多少及其能量分布,氧化膜或表面上电荷所生电场的大小及方向以及硅界面处施     

Ti/Si和Ti/O/Si界面相互作用的研究

本文利用XPS、UPS和AES等分析技术,对不同清洁处理的Ti/Si(111)界面进行了研究.在超高真空(～4 × 10~(-10)mbar)中,高纯Ti(99.99％)淀积在Si(111)表面上.Ti/S界面产生相互作用.Ti2p和Si2p芯能级产生化学位移,利用电子组态变化的观点解释了所观测到的化学位移.具有氧玷污的Ti 蒸发源,淀积在Si(111)表面上,没有观察到界面相互作用.如果在Si(111)表面存在极薄的氧化层,则在界面处首先形成 Ti的氧化物.文中讨论了氧玷污对界面互作用的影响.     

电离辐射对Si_3N_4/SiO_2/Si双界面系统的作用

采用氩离子刻蚀XPS(X光激发电子能谱)分析对S i3N4/S iO2/S i双界面系统进行了电离辐照剖面分析。实验结果表明:电离辐照能将S iO2和S i构成的界面区中心向S i3N4/S iO2界面方向推移,同时S iO2/S i界面区亦被电离辐照展宽。在同样偏置电场中辐照,随着辐照剂量的增加电离辐照相当程度地减少位于S iO2/S i界面区S i3N4态(结合能B.E.101.8 eV)S i的浓度。同时辐照中所施偏置电场对S iO2/S i界面区S i3N4态键断开有显著作用。文中就实验现象的机制进行了初步探讨。     

La在Si/SiO2界面的电效应

(一)引言 除金(Au)以外,作者们还曾详细地介绍过稀有金属钯(Pd)、钆(Gd)、铑(Rh)等在si/SiO_2界面呈现的类似的负电效应。并且讨论过该效应的普遍性及其改善器件表面性质的可能性。近来我们在实验中,又观察到镧(La)也是具有负电效应的杂质,同样能引起MOS结构C-V曲线,包括高频和准静态曲线,沿正栅压方向明显移动。本文介绍的是掺La界面电特性的主要结果。 (二)实验 MOS样品是在电阻率为8—12Ωcm的<111>P型Si单晶片上制成的。Si片是经研磨、SiO_2胶体抛光和化学抛光制成的,厚度约为300μm。在1150℃下HC1和干氧的混合气流中氧化30min,使Si片表面生成厚度约为1200的SiO_2薄膜。去除Si片背面的SiO_2后,在干氮下,从背面扩入La,进而在不同条件(温度、时间、气氛等)下,对     

氮离子注入形成Si_3N_4埋层构成的SiO_2/Si/Si_3N_4/Si多层结构的研究

本文通过 C(V)特性测定、扩展电阻测定及 TEM实验研究了SiO_2/表层硅/Si_3N_4/体硅多层结构各界面的性质、结构随热处理的变化等,并在此基础上提出了这一系统的纵向结构的图象.     

Si/Si直接键合界面性质的研究

通过三步直接键合方法实现了 Si/ Si键合。采用 XPS、FTIR、I-V、拉伸强度等手段对 Si/ Si键合结构的界面特性作了深入广泛的研究。研究结果表明 ,高温退火后 ,在键合界面没有 Si-H和 Si-OH网络存在 ,键合界面主要由单质 Si和不定形氧化硅 Si Ox 组成。同时 ,研究还表明 ,I-V特性和键合强度强烈地依赖于退火温度。     

Pt／Si外延膜界面处Si基体中应力场的LACBED研究

我们利用大角度会聚束电子衍射(简称LACBED)的方法对Pt/Si外延膜界面处Si基体中的应力场进行了研究。Pt/Si外延膜试样是用蒸镀的方法在基体Si片上沿(111)面外延生成金属Pt而成。X-射线分析结果表明Pt沿Si(111)面外延生长很好。图1是Pt/Si界面的明场象。左面为衬底Si,右边为外延生长Pt层。图2是电子束照射在界面附近不同地方的LACBED花样。图中界面在LACBED花样中所处的位置可以清晰地看出。图2(a)可以看出,当界面远离     

SiO_2/Si界面金电荷效应随固定氧化层电荷的变化

作者们指出,与金原子互作用使原有界面正电荷减少的界面缺陷中,引起固定氧化层电荷Q_(?)(=qN_(o2)的这种类型占有较大的比重。该类型一般认为是氧空位。如果保持界面金原子浓度一定,通过退火等工艺措施使固定氧化层电荷(氧空位)密度N_(ox)变化,则它们反应所生的负电性金密度N_(Au)也将有相应的变化。我们把能引起N_(ox)灵敏变化的SiO_2薄膜的生长温度和于氧下的退火温度作为调变参数,在实验上观察了这种对应的变化。     

NiSi/Si界面的剖面透射电镜研究

采用不同硅化工艺制备了NiSi薄膜并用剖面透射电镜(XTEM)对样品的NiSi/Si界面进行了研究.在未掺杂和掺杂(包括As和B)的硅衬底上通过物理溅射淀积Ni薄膜,经快速热处理过程(RTP)完成硅化反应.X射线衍射和喇曼散射谱分析表明在各种样品中都形成了NiSi.还研究了硅衬底掺杂和退火过程对NiSi/Si界面的影响.研究表明:使用一步RTP形成NiSi的硅化工艺,在未掺杂和掺As的硅衬底上,NiSi/Si界面较粗糙;而使用两步RTP形成NiSi所对应的NiSi/Si界面要比一步RTP的平坦得多.高分辨率XTEM分析表明,在所有样品中都形成了沿衬底硅〈111〉方向的轴延-NiSi薄膜中的一些特定晶面与衬底硅中的(111)面对准生长.同时讨论了轴延中的晶面失配问题.     

Pt/Si界面化学键性质的研究

在超高真空系统中,超薄层 Pt淀积膜原位蒸发在原子清洁的 Si(111)表面上形成 Pt/Si界面.利用光电子谱技术(XPS和UPS)研究了Pt/Si 界面的化学性质.测量了Si2p和Pt 4f芯能级和价带电子态,并着重研究这些芯能级及电子态在低覆盖度时的变化.由 Si(2p)峰的强度随 Pt 覆盖度的变化可以清楚证明:在 300 K下淀积亚单原子层至数个单原子层 Pt的 Pt/Si(111)界面发生强烈混合作用,其原子组伤是缓变的.由于Si原子周围的 Pt原子数不断增加,所以 Pt 4f芯能级化学位移随 Pt原子覆盖度的增加而逐步减小,而Si 2p芯能级化学位移则逐步增大.同时,Pt 4f峰的线形也产生明显变化,对称性增加;Si 2p峰的线形则对称性降低.淀积亚单原子层至数单原子层Pt的UPS谱,主要显示两个峰:-4.2eV(A峰),-6.0eV(B峰).A峰随着覆盖度的增加移向费米能边,而B峰则保持不变.这说明Ptd-Sip键合不受周围Pt原子增加的影响.利用Pt/Si界面Pt原子向Si原子的间隙扩散模型讨论了所观察到的结果.     

Si/InP键合界面的研究

应用疏水处理方法成功实现了Si/InP的键合,然后通过对InP和Si的表面XPS能谱分析得到界面信息,从而了解键合机理.I-V曲线也反应了键合界面的性质,通过450、550℃退火样品的伏安特性可知道,对于InP/Si键合结构而言,退火温度与界面特性应该存在最佳值.     

氮化感应致n-MOSFETs Si/SiO2界面应力的研究

本文借助氩离子（Ａｒ＾＋）背表面轰击技术研究不同氮化处理所导致的ｎ－ＭＯＳＦＥＴｓＳｉ／ＳｉＯ２界面附近剩余机械应力。结果表明：ＮＨ３氮化及Ｎ２Ｏ生长的氧化物－硅界央附近均存在较大的剩余应力,前者来自过多的界面氮结合,后者来自因为初始加速生长阶段。Ｎ２Ｏ氮化的氧化物表现出小得多的剩余应力,从而有优良的界面和体特性。     

Si/Si直接键合界面的FTIR和XPS研究

通过新颖的键合方法实现了Si/Si直接键合.采用傅里叶红外透射谱(FTIR)对Si/Si键合界面进行了研究,结果表明,高温退火样品的界面组分为Si和O,无OH和H网络存在.X射线光电子谱(XPS)测试结果进一步表明,界面主要为单质Si和SiOx混合网络,且随着退火温度的升高,界面层Si-Si直接成键的密度也越高.     

电离辐射对Si_3N_4/SiO_2/Si中SiO_2禁带的影响

根据X光激发电子能谱(XPS)中元素各个态的位置与价带顶、导带底的位置关系,提出了对一个已有唯像模型的修正,由这个修正模型能够利用XPS数据考察异质结的禁带在经历某些过程后是否有变化。将这个方法应用于经历60Co辐照的Si3N4/SiO2/Si,结果表明:从SiO2到Si存在SiO2禁带的弯曲,而辐照将SiO2禁带变薄;同时,SiO2禁带的变化明显依赖于辐照条件。就实验现象的机制进行了探讨。     

MOS结构Si/SiO_2界面态的电荷泵测量

建立了一套进行MOS结构Si／SiO2界面态电荷泵测量的测试系统，其发展的快速电荷泵技术可使界面态测量速度达到5次／秒．分析研究了泵电流与Si／SiO2界面态测量之间所应关注的技术细节．借助于电荷泵法，研究了PMOSFETSi／SiO2界面态在辐照和退火过程中生长和退火的行为规律．     

双异质外延Si/Al2O3/Si薄膜制作的CMOS器件

报道了利用高真空MOCVD外延生长γ氧化铝的技术和利用SOS CMOS的成熟工艺制作双异质外延Si/γ-Al2O3/Si单晶薄膜以及用其研制Si/γ-Al2O3/Si CMOS场效应晶体管、Si/γ-Al2O3/Si CMOS集成电路的初步结果.     

双异质外延Si/Al2O3/Si薄膜制作的CMOS器件

报道了利用高真空MOCVD外延生长γ氧化铝的技术和利用SOS CMOS的成熟工艺制作双异质外延Si/γ-Al2O3/Si单晶薄膜以及用其研制Si/γ-Al2O3/Si CMOS场效应晶体管、Si/γ-Al2O3/Si CMOS集成电路的初步结果.     

应变Si/SiO2界面对NMOS沟道电子迁移率的影响研究

本文提出全新的半经验应变Si NMOS反型沟道电子迁移率模型,此模型考虑了晶格散射,离化杂质散射,表面声子散射,界面电荷散射以及界面粗糙散射等散射机制对反型沟道电子迁移率的影响,并考虑了反型层电子的屏蔽效应。利用Matlab软件对所建模型进行了模拟,模拟结果与实验数据符合较好。     

双异质外延SOI材料Si/γ-Al2O3/Si的外延生长

利用MOCVD(metalorganic chemical vapor deposition)和APCVD(atmosphere chemical vapor deposition)硅外延技术在Si(100)衬底上成功地制备了双异质Si/γ-Al2O3/Si SOI材料.利用反射式高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)及俄歇能谱(AES)对材料进行了表征.测试结果表明,外延生长的γ-Al2O3和Si薄膜都是单晶薄膜,其结晶取向为(100)方向,外延层中Al与O化学配比为2:3.同时,γ-A12O3外延层具有良好的绝缘性能,其介电常数为8.3,击穿场强为2.5MV/cm.AES的结果表明,Si/γ-Al2O3/Si双异质外延SOI材料两个异质界面陡峭清晰.     

Al/LB绝缘膜/Si结构界面态研究

I—V特性法表明单层LB聚酰亚胺膜(～0.5nm)MIS结构的界面态密度为10~(12)～10~(13)cm~(-2)eV~(-1)。对11和41层LB聚酰亚胺膜,DLTS测试得到的界面态密度分别为10~(12)～10~(13)和10~(11)～10~(12)cm~(-2)eV~(-1)。所有结果表明,在硅禁带中央附近具有较大的界面态密度。