纳米压痕和划痕法测定氧化硅薄膜材料的力学特性

为了研究不同制备工艺对材料力学性能的影响,选择了热氧化、LPCVD和PECVD三种典型工艺,在硅片上制备1μm氧化硅薄膜.通过纳米压痕和划痕检测可知,热氧化工艺制备的SiO2薄膜的硬度和模量最大,LPCVD制备的样品界面结合强度高于PECVD.纳米压痕和划痕技术为此提供了丰富的近表面弹塑性变形和断裂等的信息,是评价微米薄膜力学性能的有效手段.     

纳米压痕和划痕法测定氧化硅薄膜材料的力学特性

为了研究不同制备工艺对材料力学性能的影响，选择了热氧化、LPCVD和PECVD三种典型工艺，在硅片上制备1μm氧化硅薄膜。通过纳米压痕和划痕检测可知，热氧化工艺制备的SiO2薄膜的硬度和模量最大，LPCVD制备的样品界面结合强度高于PECVD。纳米压痕和划痕技术为此提供了丰富的近表面弹塑性变形和断裂等的信息，是评价微米薄膜力学性能的有效手段。     

纳米硬度计在MEMS力学检测中的应用

纳米硬度计是一种能提供 10 3～ 10 2 μm尺度材料或结构微力学性能检测的先进仪器。采用纳米压痕技术 ,研究薄膜材料的弹性模量和硬度随压痕深度的变化规律以及薄膜厚度测量、微桥弯曲变形测量的方法。采用纳米划痕技术 ,研究薄膜的表面粗糙度、临界附着力和摩擦系数测量的方法。该仪器能广泛应用于MEMS的力学检测 ,并有望成为这一领域内的标准力学检测设备     

纳米硬度计在MEMS力学检测中的应用

纳米硬度计是一种能提供103～10-2μm尺度材料或结构微力学性能检测的先进仪器.采用纳米压痕技术,研究薄膜材料的弹性模量和硬度随压痕深度的变化规律以及薄膜厚度测量、微桥弯曲变形测量的方法.采用纳米划痕技术,研究薄膜的表面粗糙度、临界附着力和摩擦系数测量的方法.该仪器能广泛应用于MEMS的力学检测,并有望成为这一领域内的标准力学检测设备.     

纳米硬度计在MEMS力学检测中的应用

纳米硬度计是一种能提供10^3～10^-2μm尺度材料或结构微力学性能检测的先进仪器。采用纳米压痕技术，研究薄膜材料的弹性模量和硬度随压痕深度的变化规律以及薄膜厚度测量、微桥弯曲变形测量的方法。采用纳米划痕技术，研究薄膜的表面粗糙度、临界附着力和摩擦系数测量的方法。该仪器能广泛应用于MEMS的力学检测，并有望成为这一领域内的标准力学检测设备。     

PECVD法制备纳米晶硅薄膜的研究进展

简要介绍了纳米晶硅薄膜的微结构表征方法,重点讨论了PECVD制备方法中工艺参数对薄膜结构的影响,并探讨了氢在薄膜形成和生长中的作用。通过优化氢稀释率、衬底温度、反应气压、激励功率和激发频率等工艺参数可提高纳米晶硅薄膜的晶化率并改善薄膜质量。结合喇曼光谱、X射线衍射谱、傅里叶红外光谱和高分辨透射电镜等表征方法可深入研究薄膜形成机理,对进一步探索薄膜光电特性有重要意义。分析了等离子体化学气相沉积(PECVD)制备方法中各工艺参数对薄膜质量和沉积速率的影响,指出其存在的问题,并探寻了今后的研究方向。     

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。     

GaAs衬底上β-Ga2O3纳米点阵薄膜的MOCVD制备

将热氧化与MOCVD工艺相结合,总结了一种在本征GaAs衬底上进行β-Ga₂O₃纳米点阵薄膜制备的工艺,该工艺不涉及金属催化剂与复杂刻蚀,工艺更为简单。使用扫描电子显微镜对所制备薄膜的形貌特征进行了表征与分析,发现所制备的纳米点阵薄膜呈现五方的柱状结构。对所制备样品进行了X射线衍射、拉曼振动、光致发光谱的测试,结果表明薄膜的晶体质量随着MOCVD生长温度与Ⅵ/Ⅲ比的提高而得到优化。使用有限元法（FEM）仿真验证了β-Ga₂O₃纳米点阵薄膜制备的高陷光特点。     

材料微观力学性能测试加载装置研究

材料微观力学性能测试以纳米压痕和划痕最具代表性,通过连续记录载荷-深度关系曲线,进而分析获取被测材料的硬度、弹性模量及粘附性等参数。该文提出一种压头固定,试件运动的纳米压痕加载装置,以压电叠堆驱动、柔性铰链传动,实现压入与压出过程。首先讨论了两种用于纳米压痕/划痕的直角式柔性铰链方案,进行了静力和模态分析;其次对精密加载单元进行具体结构设计和有限元分析;最后试制了加载装置样机并进行压痕实验。研究结果表明,该装置可较准确测取材料硬度,且具有较好的稳定性。     

银纳米晶体薄膜在纳米压痕下的微结构转变

利用直流磁控溅射在SiO2/Si双层基底上制备厚度为60 nm的银纳米晶体薄膜,使用纳米压痕仪对其进行压痕,使用原子力显微镜对压痕区域进行形貌表征,将压痕后的银薄膜转移到透射电子显微镜中观察研究微结构变化.结果表明,压痕区域呈正三角形,边缘有堆起现象;压痕前沉积态薄膜的晶粒较小呈等轴状,压痕后晶粒较大一般呈条带状,长度...     

TEOS LPCVD技术在SiC功率器件工艺中的应用

应用正硅酸乙酯(TEOS)LPCVD技术实现二氧化硅在SiC晶片表面的淀积,在一定程度上弥补了SiC氧化层过薄和PECVD二氧化硅层过于疏松的弊端。采用TEOS LPCVD技术与高温氧化技术的合理运用,既保证了氧化层介质的致密性和与SiC晶片的粘附能力,又提高了器件的电性能和成品率,同时避免了为获得一定厚度氧化层长时间高温氧化的不足。采用此技术后,SiC芯片的直流成品率得到提高,微波功率器件的对比流片结果显示微波性能也得到了明显的提升,功率增益比原工艺提高了1.5 dB左右,功率附加效率提升了近10%。     

Studies on aluminium corrosion during and after HF vapour treatment

The behaviour of aluminium during anhydrous hydrofluoric acid (HF) vapour etching of silicon dioxide films deposited by different methods was studied. Silicon dioxide films were grown by plasma-enhanced chemical vapour deposition (PECVD), low-pressure chemical vapour deposition (LPCVD), and a thermally oxidizing method. The etch rate of different oxides varies a lot. Etching of PECVD oxide causes residues on the aluminium surface as LPCVD and thermal oxide do not. The origin of the residues and different preventative methods are proposed.     

LPCVD-SiGe薄膜的物理及电学特性

采用低压化学气相沉积法(LPCVD),分别在n-Si和SiO2衬底上制备Si1-xGex薄膜。Ge的组分比由俄歇电子谱(AES)测定。对n-Si和SiO2衬底上的Si1-xGex分别进行热扩散和热退火处理,以考察热扩散和退火条件对薄膜物理及电学特性的影响。薄膜的物相由X射线衍射(XRD)确定。其薄层电阻、载流子迁移率及浓度分别由四探针法和霍尔效应法测定。基于XRD图谱,根据Scherer公式,估算出平均晶粒大小。数值拟合得到霍尔迁移率与平均晶粒尺寸为近似的线性关系,从而得出LPCVD-Si1-xGex薄膜的电输运特性基本符合Seto模型的结论。     

Au/(Si/SiO2)/p-Si结构中电流输运机制的研究

用射频磁控溅射法制备了Si/SiO2薄膜,利用Au/(Si/SiO2)/p-Si结构的I-V特性曲线对其输运机制进行了分析。结果表明,在较高的正向电场下,载流子主要是以电场协助隧穿(Fowler-Nordheim隧穿)方式通过氧化层,而在低场范围内和反向电场下,电流的产生则以热电子发射的方式为主。     

Polysilicon transistors fabricated on plasma-deposited amorphoussilicon

P-channel MOS transistors were fabricated on plasma-enhanced chemical-vapor deposited (PECVD) amorphous silicon films. The films were deposited at temperatures of 425, 450, and 475°C and crystallized at 600°C. Film thicknesses were between 50 and 250 nm. Transistors were also fabricated on 150-nm-thick low-pressure chemical-vapor-deposited (LPCVD) amorphous silicon films deposited at 560°C. A comparison of device characteristics using 150-nm-thick PECVD and LPCVD films shows that the PECVD films deposited at 425°C produced devices with a factor-of-two-higher hole mobility, a factor-of-1.5-lower subthreshold slope, and a factor-of-3.5-higher on-off current ratio. For all film thicknesses tested there was an increase in the hole mobility and on-off current ratio as the PECVD film temperature was decreased     

结构参数对Ba1-xLaxTiO3多功能传感器敏感特性的影响

对三种二氧化硅层厚度 (1 0 nm、2 5 nm、40 nm)的器件进行测试 ,研究二氧化硅层的厚度对 Ba1 - x Lax Ti O3多功能传感器敏感特性的影响。结果表明 ,对于 MIS电容传感器 ,氧化层越薄 ,湿敏灵敏度越高 ,湿滞越小 ;相反 ,对于薄膜电阻传感器 ,氧化层越厚 ,光敏灵敏度越高。总之 ,选择一个合适的氧化层厚度 ,器件可以同时具有较高的湿敏、光敏灵敏度。     

用于共振腔光电探测器的Si基Bragg反射器

Si基共振腔型光电探测器的关键工艺是隐埋Bragg反射器镜面的制备.用PECVD方法在Si衬底上制备了SiOxNy/SiBragg反射器,研究了Bragg反射器的反射谱和退火行为.     

TEOS-based PECVD of silicon dioxide for VLSI applications

Silicon dioxide films deposited from tetraethylorthosilicate (TEOS) using plasma-enhanced chemical vapour deposition (PECVD) are reviewed. The effect of the presence of oxygen on the film deposition rate and mechanism and the physical properties of the films, particularly the step coverage properties (conformality), are discussed in detail. Structural characterisation of the films has been carried out via etch rate measurements, infrared transmission spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Auger and secondary ion mass spectroscopy (SIMS) analysis. Electrical properties, i.e. resistivity, breakdown strength, fixed oxide charge density, interface state density and trapping behaviour, have been evaluated using metal-oxide-semiconductor (MOS) structures fabricated using the deposited oxides. Films deposited by microwave plasma-enhanced decomposition of TEOS in the presence of oxygen have been found to be comparable with standard silane-based low-pressure chemical vapour deposition (LPCVD) and PECVD oxides. It has been shown that films deposited on thin native oxides grown by either in situ plasma oxidation or low-temperature thermal oxidation exhibit excellent electrical properties.     

Optimization of low temperature silicon nitride processes for improvement of device performance

This paper gives some insights in the applications where PECVD nitrides can be introduced to replace the LPCVD layers and how the process parameters need to be varied to obtain the desired properties. Film properties like stress, hydrogen content, wet etch rate and deposition rate are reported. The nitrides are optimized for specific applications and examples on the influence of nitride properties on device performance are given. It is important to investigate that the advantage of the high film integrity of nitride layers used in the past is not lost due to the strong demand for developing new process schemes with low thermal budget layers. We show that PECVD films are a valid alternative for LPCVD and that the majority of the film properties satisfy the criteria to use PECVD films as contact-etch-stop layers, silicidation blocking films and spacer materials.     

Si/SiO_2系统电荷对高阻硅基CPW传输损耗的影响

通过高频C-V测试得到实验制备的共平面波导(CPW)下方的Si/SiO2系统电荷主要表现为正电荷,其密度约为4.8×1010/cm2。三种不同衬底上50Ω共平面波导分别为直接制备于高阻硅上、高阻硅氧化层上、去除信号线与地线间的高阻硅氧化层上。20GHz时,测得上述三种CPW的微波传输损耗分别为-0.88dB、-2.50dB及-1.06dB,因此去除线间氧化层使得传输线损耗降低了1.44dB。此外还测试了高阻硅氧化层和除去线间氧化层的高阻硅氧化层上的两种CPW的传输损耗随外加偏压的变化。