氮化后退火——一种提高超薄热氮化SiO_2膜性能的有效方法

本文对超薄热氮化SiO_2膜(～100A)进行了研究,提出一种氮化后退火的新工艺,所得薄膜有很好的抗氧化特性,和SiO_2薄膜相比,其固定电荷及界面态密度相当,在高电场应力下膜中产生的正电荷及电子陷阱较少,较好的电击穿特性,抗辐射性能有很大的改善,因而,是一种性能优良的超薄介质膜.     

直接热氮化SiO2薄膜的电特性

对热生长SiO_2膜,在NH_3气氛中高温退火所形成的热氮化SiO_2薄膜是一种有希望用于VLSI工艺的介质膜。本文采用多种方法,较为全面地分析了不同氮化条件下这种薄膜的界面特性、介电性能、电子陷阱参数、掩蔽杂质扩散能力等电学特性;并用其做为绝缘栅制成MOSFET。讨论了热氮化对阈电压和表面电子迁移率的影响。     

快速热氮化超薄SiO_2膜特性的研究

本文主要研究了超薄快速热氮化(Rapid Thermal Nitridation)SiO_2膜在高电场下的电特性和抗辐照特性,采用AES和XPS等技术分析了RTN SiO_2膜的成份和结构。与同厚SiO_2膜相比,RTN SiO_2膜具有许多明显的优点,在同样条件下,当电场强度E≈1.5×10~7V/cm时,击穿时间t_(bd)比SiO_2的约高两个量级;在经过剂量高达10~7rad的Co~(60)辐照后,SiO_2膜的界面态密度及漏电流均增大1—2个量级,而RTN SiO_2膜的变化非常小。     

热氮化SiO_2膜性能的试验研究

本文报导对热氮化SiO_2膜的研究结果.热氮化SiO_2膜的腐蚀特性、抗氧化特性的研究表明膜的化学结构与SiO_2不同.采用AES表面分析技术观察了膜中化学成份,从而证实了膜中的氮含量取决于氮化前的SiO_2膜厚和氮化时的条件,热氮化SiO_2膜的电学特性、抗辐射性能明显优于SiO_2膜.     

快速热氮化SiO_2膜陷阱特性的研究

本文采用雪崩热电子注入技术研究了快速热氯化SiO_2膜和氮化后再氧化SiO_2膜的体电子陷阱和界面态特性。揭示出电子陷阱的起源和放电机理;观察并解释了界面态密度随氮化时间以及平带电压漂移随注入时间的变化关系;提出降低体电子陷阱密度和界面态密度的有效途径。     

快速热氮化超薄SiO_2膜的氮分布和氮化机理的研究

用卤素钨灯作辐射热源，对超薄SiO2进行快速热氮化（RTN）制备了SiOxNy膜．研究了不同RTN条件下制备的SiOxNy样品的AES测量的氮纵向分布．研究结果表明，在较低的温度下（＜900℃）氯化速率是缓慢的，而在界面处因应变键容易被打破，速率稍快可形成氮峰．当温度高于900℃时，氮化速率加剧，分别形成表面和界面两个氮峰．基于研究分析的结果，意图提出一种描述快速热氮化超薄SiO2的微观机理．     

基于等离子体氮化工艺的超薄栅氧化膜的电学特性和可靠性

介绍了利用MMT等离子体氮化工艺和炉管NO退火氮化工艺制备的超薄栅介质膜的电学特性和可靠性.结合两种氮化工艺在栅介质膜中形成了双峰和单峰的氮分布.通过漏极电流、沟道载流子和TDDB的测试,发现栅介质膜中双峰的氮分布可以有效提高器件的电学特性,更为重要的是可以极大提高器件的击穿特性.这指明了延长掺氮氧化膜在超大规模集成电路器件栅介质层中应用的寿命,使之有可能进一步跟上技术的发展.     

基于等离子体氮化工艺的超薄栅氧化膜的电学特性和可靠性

介绍了利用MMT等离子体氮化工艺和炉管NO退火氮化工艺制备的超薄栅介质膜的电学特性和可靠性. 结合两种氮化工艺在栅介质膜中形成了双峰和单峰的氮分布. 通过漏极电流、沟道载流子和TDDB的测试,发现栅介质膜中双峰的氮分布可以有效提高器件的电学特性,更为重要的是可以极大提高器件的击穿特性. 这指明了延长掺氮氧化膜在超大规模集成电路器件栅介质层中应用的寿命,使之有可能进一步跟上技术的发展.     

氨气预氮化制备超薄氮化硅薄膜及电学性能

为寻求制备性能良好的纳米厚度氮化硅(SiN_x)薄膜的方法,采用NH_3等离子体氮化、SiH_4/NH_3等离子增强化学淀积法及先氮化后淀积的方法制备了三种SiN_x薄膜,研究比较了三种薄膜的性质。用X射线光电子谱检测了NH_3等离子体氮化Si片得到的SiN_x薄膜的组分,利用椭圆偏振光谱仪测量薄膜厚度,估算了氮化速率。用NH_3和SiH_4作为反应气,分别在原始硅片和经过NH_3预氮化后的硅片上淀积厚度为5 nm、10 nm和50 nm的SiN_x薄膜。用电容-电压法研究了薄膜样品的电学性质,发现单纯用NH_3等离子体氮化的薄膜不适合做介质膜,而先用NH_3氮化再淀积SiN_x的样品比直接淀积SiN_x的样品界面性能明显改善,界面态密度降低到1～2×10~(11)eV~(-1) cm~(-2)。     

反应溅射氮化钨薄膜特性研究

本文采用两种溅射系统:射频磁控溅射系统和S枪溅射系统淀积了氮化钨薄膜。X射线衍射方法(XRD)、俄歇电子谱(AES)和电学测量等方法用来分析了氮化钨薄膜的组分、晶体结构和薄膜的电阻率。并研究了氮在氮、氩混合气体中的不同流量比对氮化钨薄膜特性的影响。用卢瑟福背散射(RBS)方法对比研究了纯钨薄膜和氮化钨薄膜在Al/W/Si和Al/WN_x/Si两种金属化系统中的扩散势垒特性。分析结果表明,Al/W/Si金属化系统经500℃、30分钟热退火后,出现了明显的互扩散现象;而Al/WN_x/Si金属化系统在550℃、30分钟热退火后,没有发现互扩散的迹象,说明氮化钨在硅集成电路中是一种有效的扩散势垒材料。     

关于NO氮化SiO2超薄栅介质膜的研究

研究了采用ＮＯ快速热氮ＳｉＯ２ 方法制备超薄栅介质并初步制备出约５ｎｍ超薄栅的ＭＯＳ电容和约６ｎｍ超薄 ＮＭＯＳＦＥＴ,ＮＯ氮化改善了超薄ＳｉＯ２膜的性能。     

氮化时间对RF-MBE法生长InN薄膜晶体结构的影响

采用射频等离子体分子束外延(RF-MBE)技术在蓝宝石(Al2O3)衬底上外延生长了InN薄膜,在生长之前对其进行不同时间的氮化处理.通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对薄膜的形貌和结构进行了表征,发现氮化时间小于60 min时获得的InN薄膜的晶体结构为多晶且表面粗糙,而氮化时间为60 min及120 min时获得的InN薄膜为单晶结构,表面粗糙度有所下降.分析表明,氮化时间对InN薄膜的晶体结构有很重要的影响.     

热氮化二氧化硅对MOS特性的影响

人们发现,在高温下氨气中进行SiO_2的热氮化,可以形成有用的薄栅绝缘物,具有热氮化SiO_2膜的MOS二极管的界面特性明显地受氮化条件的影响。在900℃左右,由于氨气分介产生氢气使原来SiO_2膜的性质发生变化导致了平带电压有一个负的漂移,大于1100℃氮化时,得到一个极好的MOS二极管特性,避免了由原先介质击穿所产生的高电场不稳定性。在硅的间隙中央和绝缘物中的电荷可以忽略的情况下,获得了低于10~(10)cm~(-2)电子伏~(-1)的表面态密度。在SiO_2膜上形成一个防止沾污的高势垒。甚至于采用钠沾污栅,MOS二极管的可动离子密度     

热氮化SiO2绝缘栅H^＋—ISFET及其PH响应机理的探讨

本文介绍了采用NH_3退火热氮化SiO_2薄膜为绝缘栅兼做敏感膜制作H~+-ISFET,其在pH值为2～13的范围内具有较好的线性响应,灵敏度为41.6～47.8mV/pH,典型值为45.7mV/pH.并运用双表面基模型分析了H~+-ISFET的工作机理,较为合理地解释了以SiO_2、Si_3N_4或氮化SiO_2为介质膜的H~+-ISFET的响应特性.     

ISSG及其氮化工艺对NBTI效应的改善

本文在对ISSG工艺特性简单分析的基础上讨论了ISSG氧化物薄膜的可靠性问题。讨论了ISSG工艺及其相关的氮化工艺对NBTI的改善原理。数据表明ISSG工艺及其相关的氮化工艺对NBTI效应有明显的改善作用。由于原子氧的强氧化作用,ISSG工艺中最终得到的氧化物薄膜体内缺陷少,界面态密度也比较小,氧化物薄膜的质量比较高。ISSG氮化工艺与传统炉管氧化物薄膜的氮化工艺的主要区别在于N所集中的位置不一样。ISSG工艺氮化是把等离子态的N^＋注入到多晶硅栅和SiQ2的界面,不会增加SiQ2和Si衬底的界面态,从而可以显著改善NBTI效应。而传统炉管氧化物薄膜的氮化是用NO或者N2O把N注入到SiQ2和Si衬底的界面,这样SiQ2和Si的界面态就会增加,从而增强NBTI效应。     

快速热氮化SiO_xN_y薄介质膜的电荷特性与光学性质

对于快速热氮化（ＲＴＮ）的ＳｉＯｘＮｙ薄膜（ＲＴＮＦ），本文不仅采用Ｂ－Ｔ处理高频Ｃ－Ｖ测试研究了它的电荷特性，而且还借用椭圆偏振谱技术和俄歇电子能谱分析研究了它的光学性质和微结构组分，同时还讨论了电学特性与光学性质间的相关性．实验结果表明：氮化后再氧化退火是减少ＲＴＮＦ中固定电荷的有效途径，结合Ｂ－Ｔ处理高频Ｃ－Ｖ测试技术仍适用于这种薄膜中碱金属可动离子密度的测量．研究结果还给出：类似于禁带中央界面陷阱密度，该薄膜折射率随氮化时间呈现出“回转效应”变化关系．测试分析结果并初步提出一个直接与膜的微结构组分     

用氮化锡薄膜的新型电致变色系统

用射频反应离子镀膜法制备氮化锡(SnN_x)薄膜,发现这种膜显示电致变色特性,并呈现非晶态结构。氮化锡薄膜电极在水性溶液和非水性溶液中,其亮度和颜色随外加电压的变化而变化。这种膜的原色是褐色。可以看到淀积在玻璃基板上的氮化锡膜的褐色或黄色(?)深褐色或灰色的可逆显色变化。光透射率变化基本上在400nm 以上的范围之内。这种电致变色特性具有存储效应。本文研究了对氮化锡薄膜的电化学性质,并对以氮化锡薄膜为基础制作的电致变色单元以及该单元的基本特性进行了研究。     

Si衬底的氮化处理对ZnO薄膜质量的影响

用氮化处理的方法对Si衬底的表面进行钝化,外延生长出高质量的ZnO薄膜。ZnO薄膜的质量通过X 射线(XRD)、阴极射线(CL)谱和光致发光(PL)谱来表征。氮化的作用主要表现在生长ZnO薄膜的XRD的半高宽由未经氮化的0.25°;减小为经氮化后的0.20°,CL谱的紫外发光增强,深缺陷发光变弱。这说明,在ZnO外延生长前,对Si表面的氮化是一种提高其质量的有效方法。并对氮化处理提高ZnO薄膜质量的机理进行了探索。     

溅射功率对氮化锌薄膜特性的影响

在玻璃衬底上通过磁控反应溅射法,利用纯金属Zn靶,在N2-Ar等离子体氛围中制备出氮化锌薄膜。X射线衍射谱表明氮化锌具有(4 0 0)择优取向,反方铁锰矿结构。研究了溅射功率对氮化锌薄膜结构、电学及光学性质的影响。     

塑模标准件顶杆用钢（TG2）的氮化

本文研究了塑料模具标准件顶杆用钢的氮化处理工艺,组织及性能。结果表明,TG2钢具有优良的氮化性能,氯化层形态优良,化合物层结构致密,硬度大于HV900,脆性较小,氮化处理后心部强度σ_(0.2)大于1000Mpa。TG2钢制氟化顶杆,其性能达到或超过国外同类产品制造水平。