Study of NiSi/Si Interface by Cross-Section Transmission Electron Microscopy

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.     

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.     

离子束混合诱导稀土金属Ce与Si的界面反应及硅化物的形成

本文详细讨论了离子束混合下,Ce/Si〈100〉双层膜体系界面反应的动力学过程以及硅化物的形成规律.样品经150KeV Ar离子注入,辐照温度从LNT到300℃,剂量从5×X10~(14)到8.1×10~(16)Ar/cm~2.界面反应形成的硅化物为CeSi_2,其结构为体心正交结构.硅化物是分层生长的,厚度与注入剂量的平方根成线性关系,这说明界面反应是扩散控制的.与近贵金属/硅体系和难熔金属/硅体系相比较可以看出,稀土金属Ce/Si体系的相变过程与难熔金属/硅体系的相似;而混合的动力学行为与近贵金属/硅体系的相似.本文还讨论了化学驱动力和辐射增强扩散对混合的贡献.     

硅-硅键合界面氧化层模型与杂质分布的模拟

硅-硅直接键合的硅片界面存在一层很薄的氧化层,其化学成分是非化学计量比的氧化物S iOw(0相似文献   

硅／硅键合界面的正电子湮没分析

硅/硅键合是硅功率器件,功率集成电路以及集成传感器衬底制备新技术之一。键合界面的缺陷直接影响器件性能。我们采用正电子湮没技术对N/N~+硅键合片界面缺陷进行了研究。由正电子湮没谱可知:键合引入了界面缺陷,但其缺陷密度小于热扩散形成的N~-/N~+片而引入的缺陷。界面缺陷主要是一些复杂的空位团和微型空洞组成。而且在不同的退火温度下,缺陷状态不同,在高于键合温度下退火。可使键合片具有与原始硅片相近的特性。     

高能电子束辐照的硅表面的XPS分析

受能量7MeV电子束辐照的N型单晶硅在表面层可形成硅氧化物,用X射线光电子谱仪(XPS)对其作了分析测量,测量数据用一种简易的计算机程序进行了谱线拟合处理。结果表明,和单晶硅的热氧化相似,在SiO_2/单体硅界面处,有Si_2O_3、SiO、SiO_2等数种硅的氧化物生成。     

两步退火对SIMOX结构形成的影响

本文通过卢瑟夫沟道背散射(RBS/Channeling)及透射电子显微镜(TEM)研究了SIMOX结构的低、高温两步退火形成。实验结果表明:通过两步退火可以获得顶部硅层中无氧沉淀缺陷的、硅与二氧化硅界面较为突变的SIMOX结构。本文也讨论了在两步退火期间,SIMOX结构形成的物理过程。     

二氧化硅/硅界面附近的金属杂质

我们用有意地进行了金属沾污的硅片,采用缺陷腐蚀和二次离子质谱测定法,研究了干O_2和O_2/HCl氧化过程中,二氧化硅/硅界面附近的金属杂质(Cu、Fe、Cr和Ni)的特性。各种金属在热氧化过程中的再分布情况是不相同的,Cu扩散到硅中并且倾向于被二氧化硅排斥,给出的浓度峰离界面0.3～1.2微米。Fe累积在二氧化硅/硅界面附近处,而Cr倾于累积在氧化物里,硅里面的浓度较低。O_2/HCl氧化对Cu杂质的吸收能力是极好的,而对Fe和Cr杂质的吸除能力则很差。Cu和Fe杂质沉积在二氧化硅/硅界面附近的硅里面,而Cr和Ni杂质沉积在二氧化硅/硅界面附近处的二氧化硅里面。     

NiuPt1-uSivGe1-v/Si0.72Ge0.28界面形貌的改善

针对锗硅在形成金属锗硅化物时存在部分应力释放、界面形貌特性变差的问题,提出了在Si0.72Ge0.28上分别外延薄硅(Si)覆盖层和锗硅(Si072Ge0.28)缓冲层的工艺方案.实验结果表明,通过两步快速热退火,两个方案的工艺条件都能形成低阻的NiuPt1-uSitGe1-v和改善NivPt1-uSitGe./Si0.72Ge0.28的界面形貌.但相比较而言,在Si0.72Ge0.28上外延10 nm Si覆盖层的方案能够形成更好的NiuPt1-uSivGe1-t/Si0.72Ge0.28界面形貌.与没有改进的方案相比,该方案形成的肖特基接触更具有更低的肖特基接触势垒高度,更易形成欧姆接触.     

新型金属源／漏工程新进展

当MOSFET器件的栅长缩小到纳米尺度以后,金属源/漏(S/D)结构具有一系列的优点:原子级突变结能够抑制短沟道效应(SCE),低S/D串联电阻和接触电阻,S/D形成的低温工艺适宜集成高k栅介质、金属栅和应变硅等新材料,使之成为掺杂硅S/D结构最有希望的替代者.文章主要介绍形成低肖特基势垒高度(SBH,Schottky Barrier Height)结材料的选择,以及采用杂质分凝、界面工程和应变工程等肖特基势垒调节技术的主要制备工艺和势垒调节机理.     

氧离子和氮离子共注入硅形成SOI结构的俄歇能谱研究

本文中研究了O~+(200keV,1.8 ×10~(18)cm~(-2))和 N~+(180keV,4 ×10~(17)cm~(-2))共注入Si形成 SOI(Silicon on Insulator)结构的界面及埋层的微观结构.俄歇能谱(AES)和光电子能谱(XPS)的测量和研究结果表明:O~+和N~+共注入的SOI结构在经1200℃,2h退火后,O~+和N~+共注入所形成的绝缘埋层是由SiO_2相和不饱和氧化硅态组成;在氧化硅埋层的两侧形成氮氧化硅薄层;表面硅-埋层的界面和埋层-体硅的界面的化学结构无明显差异.这些结果与红外吸收和离子背散射谱的分析结果相一致.对这种SOI结构界面与埋层的形成特征进行了分析讨论。     

氧离子和氮离子共注人硅形成绝缘埋层的微观结构及其光学性质

本文利用俄歇能谱和红外吸收谱研究了硅中O+(200keV,1.81018/cm2)和N+(180keV,41017/cm2)共注入、并经1200℃、2h退火后所形成的绝缘埋层的微观结构及其光学性质。结果表明:O+和N+共注入所形成的绝缘埋层是由SiO2相和不饱和氧化硅态组成;在氧化硅埋层的两侧形成氮氧化硅薄层;表面硅-埋层的界面和埋层-体硅的界面的化学结构无明显差异。通过对波数范围在5000--1700cm-1的红外反射谱的计算机模拟,得到了该绝缘埋层的折射率、厚度等有关的参数值,这些结果与离子背散射谱的分析结果相一致。本文还讨论了绝缘埋层的形成特征。     

一种具有双面界面电荷岛结构的SOI高压器件

首次提出一种新的具有双面界面电荷岛结构的SOI高压器件(DCI SOI).该结构在SOI器件介质层上下界面分别注入形成一系列等距的高浓度n+区及p+区.器件外加高压时,纵向电场所形成的反型电荷将被未耗尽n+区内高浓度的电离施主束缚在介质层上界面,同时在下界面积累感应电子.引入的界面电荷对介质层电场(EI)产生附加增强场(ΔEI),使介质层承受更高耐压,同时对顶层硅电场(ES)产生附加削弱场(ΔES),避免在硅层提前击穿,从而有效提高器件的击穿电压(BV).详细研究DCI SOI工作机理及相关结构参数对击穿电压的影响,在5 μm介质层、1 μm顶层硅上仿真获得750 V高耐压,较常规结构提高254.4%,其中,附加场ΔEI和ΔES分别达到642.5 V/μm和24 V/μm.     

C+注入Si形成SiC/Si异质结构的椭偏光谱

用椭偏光谱法测量了(35keV,1.0×10118cm-2)和(65keV,1. 0×1018cm-2)C+注入Si形成的SiC/Si异质结构.应用多层介质膜模型和有效介质近似,分析了这些样品的SiC/Si异质结构的各层厚度及主要成份.研究结果表明:注35keV C+的样品在经1200 C、2h退火后形成的SiC/Si异质结构,其β-SiC埋层上存在一粗糙表面层,粗糙表面层主要由β-SiC、非晶Si和SiO2组成,而且β-SiC埋层与体硅界面不同于粗糙表面层与β-SiC埋层界面;注65keV C+的样品在经1250 C、10h退火后形成的SiC/Si异质结构,其表层Si是较完整的单晶Si,埋层B-SiC分成三层微结构,表层Si与β-SiC埋层界面和β-SiC埋层与体硅界面亦不相同.这些结果与X射线光电子谱(XPS)和横截面透射电子显微镜(TEM)的分析结果一致.     

铬硅化物的形成及其界面反应

利用AES,XRD,UPS,XPS等技术研究了(0-1000A)Cr-Si(111),(100)系统在不同真空条件,不同温度热处理和不同Si表面状态下,铬硅化物的形成及其界面反应演化问题。在一定条件下,铬硅化物的形成规律为:Cr/Si→CrSi_2→CrSi,其中CrSi_2是一个亚稳相。Cr-Si界面在室温下的反应演化过程是:金属Cr/富Cr相(2—4A)/Cr-Si互混相(～10A)/富Si相(～2A)/Si。Cr-Si界面只有加热后才能形成确定化学配比的硅化物。形成各种硅化物的条件除与退火温度,真空条件有关外,还与覆盖度θ,硅表面状态和热处理时间有关。对于Cr—Si界面及铬硅化物的电子性质也进行了讨论。     

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.     

多孔硅对硅中缺陷的吸除效应

研究了在硅片背面采用阳极化方法形成的多孔硅层对硅片中浅底蚀坑和氧化层错的吸除效应．结果表明，该多孔硅层对硅中的缺陷形成有明显的吸除作用．采用ＸＴＥＭ分析了多孔硅和衬底硅之间的界面特性，发现在界面处存在一个“树枝”状无序结构的过渡区，分析认为该过渡区是一个吸除中心     

用选择外延生长硅制备SOI所涉及的问题

外延侧向附晶生长(ELO)技术是在单晶硅上面的氧化岛的边缘引晶并在氧化层上附晶生长CVD硅来形成SOI层; ELO技术用常规的外延反应炉来生长外延硅;与别的SOI方法相比,这种SOI膜的缺陷密度低而且支承ELO硅的片子不发生曲翘变形;SOI/ELO膜的电学特性,诸如迁移率和寿命,与在同样反应炉中生长的同质外延层的电学特性类似;文中讨论了与ELO和选择外延生长(SEG)相关的问题;我们将介绍缺陷结构、生长速率与图形几何尺寸的关系和附晶生长速率方面的现况,我们还将讨论ELO/SEG膜的电学特性,特别是(用CVD附晶生长形成的)SiO_2/Si界面特性;文中将描述获得在硅膜下有连续氧化层的SOI膜所用的工艺,还将讨论制备这些薄层的潜力和所面临的问题。     

半导体硅片的p-n结和铜沉积行为的电化学研究

分别采用电化学直流极化和交流阻抗技术,通过控制光照和溶液化学组分,研究了半导体硅片/氢氟酸体系的电化学特性和半导体性能.对p(100)和n(100)两种硅片的研究结果均表明,有光照条件下硅/氢氟酸界面上的电化学反应很容易发生且起着主导作用,而黑暗条件下硅片则处于消耗期,电化学反应难于发生,因而其半导体性能起着重要的作用.当溶液中有微量铜存在时,硅/溶液界面上的电化学反应将被加速.通过单独研究两种硅片的电化学行为,讨论了半导体硅片在氢氟酸溶液中形成的p-n接点行为,并通过考察溶液中的铜离子浓度、光照条件和沉积时间对铜在硅片上的沉积行为的     

离子注入可提高金属氧化物半导体器件的抗辐射性能

据讯,采用离子注入这一新技术可以提高金属氧化物半导体器件的抗辐射性能。离子辐射对在硅衬底上热生长的二氧化硅层有两种效应:(1)在氧化层中建立一个网状正空间电荷;(2)在氧化物-硅界面形成快态。这两种效应均使金属氧化物硅器件的结构不够稳定,