微波ECR—PCVD技术制备Si3N4薄膜的研究与应用

受电子器件芯片铝电极耐温性能的限制和钝化膜沉积避高能粒子对芯片辐射损伤等因素的影响，一般的沉积方法难以用到要求较高的浅结器件的钝化工艺中，微波ＥＣＲ－ＰＣＶＤ技术没有高能粒子对芯片的辐射损伤，可以在较低的温度条件下沉积出均匀致密，性能优良的Ｓｉ３Ｎ４薄膜，因而成为微电子器件沉积钝化膜的最佳工艺。     

烟煤与SiO2合成SiC和Si3N4超细粉的研究

以 9种烟煤与SiO2 为原料 ,分别在氮气氛下进行合成试验。结果表明 ,在 15 0 0℃条件下 ,低变质烟煤易于形成SiC ,高变质烟煤易于形成Si3N4 ,而处于煤种过渡阶段的气煤、肥煤和焦煤既不易合成SiC也不易合成Si3N4 。其原因主要与不同变质程度烟煤在高温下的体变特性和孔隙结构差异有关     

电子回旋共振CF4＋O2等离子体中Si3N4刻蚀工艺研究

在一台自行研制的电子回旋共振(ECR)刻蚀系统中用CF4、O2气体实现了Si3N4材料的微细图形刻蚀。获得了气体流量、气体混合比、微波功率等因素对刻蚀速率的影响。结果表明刻蚀速率在O2含量为0％时最慢，然后随着气体混合比的增加而增大，当气体中O2含量为20％时达到最大，然后随着气体混合比的增加而缓慢降低。保持气体混合比为20％，刻蚀速率随气体流量增加而增大；同时，微波功率越大，刻蚀速率也越高。     

Cu-Ni-Ti系合金钎料对Si_3N_4陶瓷自身及其与金属的连接研究

系统研究了Cu-Ni-Ti系合金钎料对Si3 N4陶瓷的润湿性 ,并使用不同形式的钎料进行了Si3 N4/Si3 N4的连接 .使用真空熔炼合金作为钎料 ,获得的Si3 N4/Si3 N4接头强度值并不理想 ,分析其原因 ,采用膏状钎料改善钎料成分的均匀性 ,并重新设计了四种成分的钎料 ,其中钎料Cu -Ni5～ 2 5 -Ti1 6～ 2 8-Br(B) / %对应的Si3 N4/Si3 N4接头强度最高 ,在 1 3 5 3K ,1 0min的真空钎焊条件下三点弯曲强度达 3 3 8.8MPa.制备了上述合金的急冷态钎料 ,使连接强度进一步提高至 40 2MPa,接头呈现较稳定的高温性能 .使用这种急冷态钎料还获得了室温及高温强度均较理想的Si3 N4/ 1 .2 5Cr-0 .5Mo钢接头 .     

Si3N4/FePd/Si3N4薄膜的晶体结构和磁性能研究

采用磁控溅射的方法制备了Si₃N₄/FePd/Si₃N₄三层膜, 研究了非磁性材料Si₃N₄作为插入层对磁记录FePd薄膜结构与磁性能的影响。结果表明, 热处理后Si₃N₄分布在FePd纳米颗粒之间, 抑制了FePd晶粒的生长, 与纯FePd薄膜相比, Si₃N₄/FePd/Si₃N₄薄膜的颗粒明显得到细化; 通过添加Si₃N₄层, FePd薄膜的晶体学参数c/a从0.960减小到0.946, 表明Si₃N₄可以有效促进FePd薄膜的有序化进程, 同时提升了矫顽力和剩磁比, 分别提高到249 kA/m、0.86; 随着600℃退火时间的进一步延长, 添加Si₃N₄的薄膜磁性没有迅速下降, 在较宽的热处理时间范围内磁性能保持在比较高的水平, 提高了抗热影响的能力。Si₃N₄作为插入层对FePd薄膜的磁性能具有较大的提升作用, 这对磁记录薄膜的发展具有重要意义。     

低温 Hg 敏化光化学气相淀积 Si_3N_4薄膜

用光-CVD 技术,在100—200℃的温度下,在 Si 片上淀积出了 Si_3N_4薄膜。本文研究了薄膜淀积速率与淀积参数的关系,讨论了淀积的 Si_3N_4薄膜的物理性质、化学性质和力学性质。     

用微波等离子体CVD制备C3N4薄膜

采用微波等离子体化学气相沉积法（ＭＰＣＶＤ）,使用高纯Ｎ２（９９．９９９％）和ＣＨ４（９９．９％）作反应气体,在多晶Ｐｔ（９９．９９％）基片上沉积Ｃ３Ｎ４薄膜。Ｘ射线能谱（ＥＤＸ）分析结果表明Ｎ／Ｃ原子比为１．０～１．４,接近Ｃ３Ｎ４的化学比;Ｘ射线衍射谱（ＸＲＤ）说明薄膜主要由β－和α－Ｃ３Ｎ４组成;Ｘ射线光电子谱（ＸＰＳ）、傅立叶变换红外谱（ＦＴ－ＩＲ）和喇曼（Ｒａｍａｎ）谱说明在Ｃ３Ｎ４薄膜     

采用电子回旋共振微波等离子体增强的溅射沉积薄膜技术

利用高等离子体密度、高电子温度和高离化率的ＥＣＲ微波等离子体增强二极溅射、磁控溅射反应沉积金属氮化物薄膜。实验结果表明，ＥＣＲ微波等离子体具有降低薄膜沉积温度，提高薄膜沉积速率和改善薄膜质量的作用。特别是采用基片施加脉冲负偏压的ＥＣＲ微波等离子体源离子增强反应磁控溅射沉积技术，设备成本低，工艺方法简单，可获得与离子束增强沉积相近的对薄膜结构和特性的改性作用，可制备高质量金属氮化物薄膜。     

ECR-CVD法制备BN薄膜

cBN薄膜的CVD制备是一个很受关注的课题.本文研究了ECR-CVD系统的等离子体特性,并在Si(100)衬底上进行了BN薄膜的生长实验,初步获得了cBN含量约为23.8%的BN薄膜;分析了H2在CVD生长cBN中的影响.     

电子回旋共振CF4+O2等离子体中Si3N4刻蚀工艺研究

在一台自行研制的电子回旋共振 (ECR)刻蚀系统中用CF4、O2 气体实现了Si3 N4材料的微细图形刻蚀。获得了气体流量、气体混合比、微波功率等因素对刻蚀速率的影响。结果表明刻蚀速率在O2 含量为 0 %时最慢 ,然后随着气体混合比的增加而增大 ,当气体中O2 含量为 2 0 %时达到最大 ,然后随着气体混合比的增加而缓慢降低。保持气体混合比为 2 0 % ,刻蚀速率随气体流量增加而增大 ;同时 ,微波功率越大 ,刻蚀速率也越高。     

ICVI法制备Si3N4P/ Si3N4 复合材料致密化行为数值模拟

根据Si₃N₄ 颗粒增强体的结构特点及等温化学气相法( ICVI) 的工艺特点, 对Si₃N₄ 颗粒增强Si₃N₄ 复合材料的致密化过程进行了数值模拟。用球形孔隙模型表征Si₃N₄ 颗粒增强体的结构特征, 用传质连续方程表征先驱体在预制体中的浓度分布。为了检验模型的准确性和适用性, 进行了相应的实验验证。模拟结果与实验结果具有相似的致密化规律, 预测的渗透时间和孔隙率与实验结果均十分接近, 表明本文中建立的数学模型可以较好地表征Si₃N₄P / Si₃N₄ 复合材料的ICVI 过程。     

以碳纳米管为模板合成氮化硅纳米丝

用微米级SiO2、Si和混合粉末为原料,用碳纳米管覆盖其上作为模板,以氮气为反应气合成了一维氮化硅纳米线体.测量了不同温度下合成纳米氮化硅的型貌和结构,研究表明温度对纳米丝的直径有相当的影响并对其机理进行了初步探讨,通过X射线衍射分析可知一维纳米氮化硅有一定的晶体性质,对纳米氮化硅进行红外测量,说明了样品结构红外吸收谱具有蓝移和宽化现象.     

等效厚度评估GaAs MMIC的Si3N4电容可靠性

通过不同GaAs MMIC的MIMSi3N4电容结构,运用TDDB理论研究分析了斜坡电压下的MIM Si3N4电容的导电特性和击穿特性,确定了GaAs MMIC的MIM Si3N4电容失效不是介质本征击穿导致失效,而主要是由Si3N4介质的缺陷引起。基于缺陷导致介质电场击穿的原理,提出了等效厚度模型评估和监测GaAs MMIC的Si3N4介质电容的质量和可靠性的新方法,可以用于工艺生产线实现对Si3N4介质电容的质量和可靠性进行快速评估和监测。     

用于软X射线显微术的氮化硅窗口的研制

氮化硅膜具有对软X射线吸收较小、成膜光滑、强度大和致密性好等优点，因而常选作为窗口材料。本文主要介绍了用于软X射线显微术的氮化硅窗口的制备工艺，给出在国家同步辐射实验室软X射线显微术实验站使用的实验结果。     

氮化硅晶须的研究现状

介绍了晶须的生长机理、氮化硅晶须的制备方法以及影响其生长的因素。阐述了氮化硅晶须增强复合材料的现状,指出加强晶须的基础研究,改进制备技术和降低成本是今后的发展方向。     

钎缝厚度对陶瓷连接接头强度的影响

采用不同厚度的Ag-Cu-Ti钎料连接Si3N4陶瓷材料,研究了钎缝厚度对连接强度的影响规律,利用扫描电镜观察了接头微观结构.试验发现,在一定钎缝厚度范围内,随着钎缝厚度的增加,接头强度随之提高.研究表明:钎缝厚度影响连接强度的主要原因在于对残余应力的缓解,但钎缝厚度过厚时,对应力的缓解作用变化不大,而钎缝的拘束作用减弱,接头强度有下降的趋势;在相同连接规范下,钎缝厚度与反应层厚度之间也存在一定的关系.     

晶种对自增韧Si3N4显微结构和性能的影响

采用热压烧结－高温气压处理的方法研究了棒状β－Ｓｉ３Ｎ４晶种对Ｌａ２Ｏ３－Ｙ２Ｏ３系自增韧Ｓｉ３Ｎ４显微结构和性能的影响。结果表明,加入晶种将在组织中引入粗大柱状β－Ｓｉ３Ｎ４晶粒,分布均匀;随着晶种加入量的增加,粗大柱状β－Ｓｉ３Ｎ４晶粒数量增加,组３织明显粗化。当晶种加入量较小时（１０ｖｏｌ％）,材料具有较高的断裂韧性（￣１２ＭＰａｍ＾１／２）,同时保持较高的强度（８００￣９００ＭＰａ）,而当晶种加入量较大时,则表现为抗弯强度的明显下降。分析表明,大晶粒直径及其面积百分数是影响断裂韧性的主要因素。     

PECVD法制备氮化硅薄膜的研究进展

等离子增强型化学气相沉积（PEDVD）是目前较为理想和重要的氮化硅薄膜制备方法。着重介绍了PECVD法制备氮化硅薄膜工艺参数的研究进展。