原子层沉积制备氮化钛薄膜及其表征北大核心

宽禁带半导体TiN作为扩散阻挡层以及场效应管的门电极在集成电路中发挥重要作用。通过原子层沉积（atomic layer deposition,ALD）技术沉积不同循环次数TiN薄膜,采用四探针测试仪、台阶仪、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）对薄膜进行了表征,确定了薄膜电阻率、生长速率、表面粗糙度与工艺条件的依赖关系。实验结果表明,ALD可实现膜厚精确控制、大面积均匀性优异、电阻率较小的薄膜制造,沉积薄膜的最小粗糙度为0．101nm,电阻率为5μΩ·cm,薄膜稳定生长速率为0．025nm／cycle。     

前驱体通气时间对原子层沉积氧化锌薄膜的影响

建立了反应腔室模型,模拟分析了原子层沉积(ALD)过程中前驱体质量分数随其通气时间的变化趋势.采用ALD法制备了ZnO薄膜,采用原子力显微镜(AFM)与扫描电子显微镜(SEM)对薄膜进行了表征,研究了不同二乙基锌通气时间下ZnO薄膜的表面形貌和厚度均匀性.模拟结果表明,前驱体通气时间越长,前驱体在整个反应腔室内的分布越...     

原子层沉积技术生长单质钨薄膜

采用热型原子层沉积(ALD)技术在单晶硅基底上成功制备了单质钨薄膜。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、掠入射X射线衍射仪(GIXRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、四探针测试仪对样品的生长速率、晶体结构、薄膜成分以及电阻率进行了表征和分析。结果表明,热型原子层沉积技术生长单质钨薄膜的温度窗口为200～250℃,生长的薄膜呈多晶态,由较小粒径的颗粒组成,具有(210)晶面择优取向。XPS测试表明薄膜中W 4f_7/2、W 4f_5/2及W 5p_3/2的特征峰分别位于31.5～31.6、33.5～33.7及36.9～37.1 eV结合能位置处,主要含有W、C、O等元素。生长的单质钨薄膜为β相钨,电阻率为1.6×10^-4～3.0×10^-4Ω·cm。     

原子层沉积技术制备金属材料的进展与挑战

原子层沉积(ALD)技术是一种三维共形沉积金属薄膜或金属纳米结构的有效手段。简要介绍了ALD技术的基本原理和特点,着重阐述和比较了ALD生长贵金属、过渡金属和活泼金属的不同工艺条件、化学过程和反应生长机理,如贵金属的燃烧反应与成核孕育期、过渡金属铜互连的前驱体与表面平整性以及活泼金属的能量辅助沉积,探讨了前驱体、成核等对金属沉积和质量的重要影响,说明了原位监控手段在生长中的作用。最后简述了ALD沉积金属面临的瓶颈,由于一些重要金属前驱体的匮乏,新的反应路径和生长机理亟待发现,并展望了其未来发展和应用前景。     

原子层沉积技术研究及其应用进展

原子层沉积(ALD)技术是制备复杂纳米结构材料以及材料表面改性的关键技术,该技术已得到了国内外学术界的大量研究。简单介绍了ALD技术、沉积过程、该技术的优点以及该技术可以沉积的薄膜材料,重点论述了ALD技术的应用进展,主要包括半导体方面(如IC互连技术、电容器、太阳电池晶体硅表面钝化)以及纳米结构材料方面(如催化剂与燃料电池、光催化、太阳电池、分离膜)。最后,指出了目前ALD在材料制备和生产工艺方面所面临的挑战,并对其未来发展进行了展望。     

等离子体增强原子层沉积制备压电AlN薄膜

采用等离子体增强原子层沉积(PEALD)技术在单晶硅衬底上成功制备了具有(002)晶面择优取向的氮化铝(AlN)晶态薄膜,为设计新型压电功能器件提供了思路.利用椭圆偏振光谱仪(SE)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)对.样品的生长速率、表面形貌、晶体结构、薄膜成分进行了表征和分析.结果 表明,在250℃沉积温度下,以N2H2和Ar的混合气体的等离子体作为共反应物,在相同工艺条件下仅增加前驱体三甲基铝(TMA)脉冲注入之后的氮气吹扫时间(tp1),制备的AlN薄膜的(002)晶面择优取向趋于显著,说明tp1的增加可以促进Al和N原子的有序排列,并促进(002)晶面择优取向形成.实验中,tp1为30 s且循环次数为1150时,PEALD制备的AlN薄膜表面平整光滑,均方根表面粗糙度为0.885 nm,(002)晶面衍射峰最明显,薄膜中氧原子数分数为11.04％,氧原子在AlN薄膜中形成氧缺陷并形成一种稳定的基于八面体配位铝的新型氧缺陷相,XPS结果证明了N-O-Al键的形成.     

等离子体增强原子层沉积原理与应用

等离子体增强原子层沉积(PEALD)是一种低温制备高质量超薄薄膜的有效手段,近年来正受到工业界和学术界广泛的关注。简要介绍了PEALD的发展历史和生长原理。描述了PEALD常见的三种设备构造:自由基增强原子层沉积、直接等离子体沉积和远程等离子体沉积,比较了它们的优缺点。着重评述了PEALD的特点,主要具有沉积温度低、前驱体和生长材料种类广、工艺控制灵活、薄膜性能优异等优势,但也面临着薄膜三维贴合性下降和等离子体损伤等挑战。列举了PEALD的一些重要应用,如在金属薄膜制备、铜互连阻挡层、高介电常数材料、薄膜封裹等领域的应用。最后展望了PEALD的发展前景。     

垂直靶向脉冲激光沉积制备ZnO纳米薄膜

用一种新颖的制备纳米粒子与薄膜的垂直靶向脉冲激光沉积(VTPLD)方法,在室温及空气气氛下,于玻璃基底上成功地制备出ZnO纳米薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪对ZnO纳米薄膜的表面形貌和结构进行了表征,用荧光光谱仪对薄膜的光致发光(PL)性能进行了测量.结果表明,当激光功率为13 W时,沉积出的粒子大小较均匀,尺寸在40 nm左右,且粒子排列呈现出一定方向性;当激光功率为21 W时,沉积的ZnO纳米薄膜图呈现出微纳米孔的连续薄膜.在玻璃基底上沉积的ZnO纳米薄膜有一主峰对应的(002)衍射晶面,表明ZnO纳米薄膜具有良好的c轴取向性.不同激光功率下沉积ZnO纳米薄膜经500 ℃热处理后的PL峰,其强度随激光能量而变化,最大发光波长位于412 nm.     

硫化锌薄膜的原子层沉积生长及表征

为满足硫化锌(ZnS)薄膜在光学薄膜领域进一步应用的要求,基于原子层沉积(Atomic Layer Deposition, ALD)技术在130℃温度下以二乙基锌(DEZ)和硫化氢(H2S)为反应源,在砷化镓(GaAs)衬底表面沉积了ZnS薄膜。用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)分析了样品的表面形貌和膜界面特性,用X射线衍射仪(X-ray Diffraction, XRD)分析了薄膜的结构特性,并通过X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)分析了薄膜的化学成分。研究了厚度对薄膜结构和形貌的影响。结果表明,得到的ZnS薄膜为多晶结构,薄膜的厚度随循环数线性增加,速率为1.45 ?/cycle。对在75℃温度下烘烤48 h后的薄膜进行了XPS分析,得出的Zn/S比为1.07:1,表明烘烤除去了薄膜中残存的H2S。以较短生长时间得到的较薄的薄膜具有更好的表面平整度和更致密的结构。     

原子层沉积超薄氮化铝薄膜的椭圆偏振光谱法表征

采用原子层沉积(ALD)工艺在硅衬底上生长了35 nm以下不同厚度的超薄氮化铝(AlN)晶态薄膜。利用椭圆偏振光谱法在波长275~900 nm内测量并拟合薄膜的厚度及折射率和消光系数等光学参数。利用原子力显微镜(AFM)表征AlN晶粒尺寸随生长循环次数的变化,计算得到薄膜表面粗糙度并用于辅助椭偏模型拟合。针对ALD工艺特点建立合适的椭偏模型,可获得AlN超薄膜的生长速率为0.0535 nm/cycle,AlN超薄膜的折射率随着生长循环次数的增加而增大,并逐渐趋于稳定,薄膜厚度为6.88 nm时,其折射率为1.6535,薄膜厚度为33.01 nm时,其折射率为1.8731。该模型为超薄介质薄膜提供了稳定、可靠的椭圆偏振光谱法表征。     

原子层沉积技术发展现状

复杂的非平面结构基板形貌对传统的薄膜沉积技术产生了极大的挑战,不同类型的集成电路器件需要不同的生产技术,同时也对薄膜材料提出了不同的要求。为了突破现有材料的性能限制就要求开发具有更高性能的材料。原子层沉积(ALD)是一种可足以应对这些挑战的独特技术,它所沉积的薄膜具有极佳的均匀性、台阶覆盖率和(对薄膜图形的)保形性。介绍了原子层沉积技术原理、新一代逻辑组件所面临的课题、原子气相沉积技术AVD及原子层沉积设备现状。     

热原子层沉积技术制备TiAlCN薄膜的特性

在Si和SiO2基底上,采用热原子层沉积技术,以四(二甲基氨基)钛(Ti(N (CH3)2)4)和三甲基铝(Al (CH3)3)为前驱体,制备TiAlCN薄膜.测试结果表明,随着基底温度的升高,膜层的沉积速率升高,电阻率降低,光学带隙由3.45 eV降低到2.00 eV,并在基底温度为300和350℃时出现了双吸收边;基底温度为350℃时,Al (CH3)3分解,使Al进入膜层与TiN和TiC形成TiAlN和TiAlC;膜层中TiN和TiC的形成,可以有效抑制膜层的自然氧化;基底温度为250和300℃时,薄膜为无定型结构,当基底温度为350℃时,有TiN晶体产生;膜层的表面粗糙度随着基底温度的升高先降低后升高,表面粗糙度的升高可能是因为在基底温度为350℃时前驱体材料的分解,使C-H键进入膜层所导致的.     

飞秒激光沉积ZnO/Si大面积均匀薄膜及其特性

利用飞秒脉冲激光沉积(PLD)法在Si(100)基片上制备大面积均匀的ZnO薄膜,通过激光束、靶材及衬底的运动使得所制备的薄膜均匀性面积大小不受限制。X射线衍射(XRD)结果显示,所制备的薄膜具有典型的六方纤锌矿结构,并沿(002)方向高度择优取向生长。场扫描电子显微镜(FESEM)显示,薄膜是沿垂直于衬底方向生长的六方柱状纳米晶,且膜厚均匀。紫外-可见光谱透射率显示,所制备的薄膜在380nm附近有一陡峭的吸收边,在可见光波段具有90%以上的透过率。光致发光(PL)光谱显示,薄膜在377nm处有一强而窄的紫外发射峰。实验结果表明,所制备的薄膜具有良好的结构及光学性能。     

脉冲激光沉积法制备ZnO基薄膜研究进展

作为一种新型的Ⅱ-Ⅵ半导体材料,ZnO具有优良的光学和电学性能,在紫外光发射器件、自旋功能器件、气体探测器、表面声波器件等领域有着广阔的应用前景.首先介绍了ZnO材料和脉冲激光溅射法的一些相关内容,然后从材料制备角度着重阐述了目前利用脉冲激光沉积法(PLD)制备ZnO基薄膜的若干重要研究方向,例如p型掺杂、p-n结的制备、Mg掺杂、Cd掺杂和磁性离子掺杂等.     

脉冲激光沉积制备ZnO薄膜及其发光性质研究

采用脉冲激光沉积（PKD）技术,在Si（100）衬底上制备出高度C轴取向的ZnO薄膜。通过测量X射线衍射（XRD）谱、扫描电镜（SEM）和光致发光（PL）谱,研究了衬底温度改变对薄膜结构和PL的影响。实验结果表明,当衬底温度从400℃升到700℃时,薄膜的（002）衍射峰半高宽（FWHM）变窄,紫外（UV）发光强度在衬底温度为500℃达到最强。这可能是当衬底温度为500℃时,ZnO薄膜的化学配比较好,说明化学配比对UV发光的影响要大于薄膜微结构的影响。改变衬底温度对薄膜的表面形貌也有较大的影响。     

超声喷雾热解法制备ZnO：Eu薄膜

以醋酸锌（Zn（CH3COO）2）、氯化铕（EuCl3）水溶液为前驱体,采用超声喷雾热解（USP）方法在ITO导电玻璃衬底上沉积Eu掺杂ZnO（ZnO：Eu）薄膜。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和光致发光（PL）谱对ZnO：Eu薄膜的形貌、结构和光学性质进行了研究。SEM测试结果表明,超声喷雾热解法制备的...     

PLD法制备透明ZnO薄膜的主要点缺陷研究

采用脉冲激光沉积(PLD)法在石英衬底上制备了ZnO薄膜。为研究ZnO薄膜内部主要点缺陷,我们用(002)ZnO单晶与ZnO薄膜作对比,并进行了霍尔测试、X线衍射(XRD)和光学透射谱等基本表征。霍尔测量得到的高的霍尔迁移率及XRD图表明,制备的ZnO薄膜结晶良好,具有沿c轴高度择优取向。同时,ZnO薄膜衍射峰相对于单晶向大角度方向发生了漂移。透射谱表明,ZnO薄膜在可见光区透过率为75%,吸收带边相对于单晶发生蓝移。各种表征手段证明PLD法制备的ZnO薄膜主要点缺陷为Zn填隙(Zni)。     

厚度与带隙可调、原子层沉积的超薄五氧化二钒纳米晶薄膜

利用原子层沉积方法制备V_2O_5纳米片晶薄膜.薄膜厚度可以被精确控制,并对纳米晶V_2O_5薄膜的结构形貌、光学带隙和拉曼振动有显著影响.原子层沉积过程中V_2O_5薄膜生长的两个阶段导致薄膜具有两个光学带隙,这将有助于理解超薄薄膜生长与功能应用.