真空淀积速率对镍铬硅薄膜电阻电性能的影响

镍铬合金是制造薄膜电阻的常用材料。这种电阻材料虽然电阻率高、高温性能稳定,但正温度系数较大(约2×10~(-4)/℃),不能用作温度系数低的精密电阻。如果在镍铬材料中加入4～10％(重量比)的硅,采用真空蒸发可以制成电阻温度系数很小的镍铬硅系薄膜电阻器。在同一蒸发温度下,镍铬硅这三种成分的蒸汽压相差较大易出现分馏现象,影响到膜层的均匀性以及电阻性能,所以真空淀积条件要严加控制。通常在1600℃蒸发时组元的     

基于硅基WLP封装的深孔刻蚀工艺研究

本工作针对硅基晶圆级封装(WLP,Wafer level package)的关键工艺技术——深孔刻蚀工艺进行了研究,通过对掩蔽层材料的选择和图形化工艺研究,制备出满足深孔刻蚀工艺要求的掩蔽层,并采用干法刻蚀设备进行深孔刻蚀和工艺优化,最终制作出工艺指标为:刻蚀深度185μm、深宽比9:1、陡直度90.08°、侧壁粗糙度小于64 nm、选择比46:1的硅深孔样品.该深孔刻蚀工艺可应用于薄膜体声波滤波器(FBAR,Film bulk acoustic resonator)晶圆级封装工艺的硅通孔互联(TSV,Through silicon via)技术中.     

两种二硼化镁超导薄膜布图布线的湿法刻蚀技术(英文)

超导薄膜实现布图布线工艺是制备超导电子元件的必要步骤。报道了两种二硼化镁超导薄膜布图布线的湿法刻蚀技术:一种是先利用双氧水(H2O2)刻蚀前驱体硼薄膜,然后将刻蚀的样品放入钽坩埚中在镁蒸气下高温退火,实现了对超导薄膜二硼化镁(MgB2)布图布线的刻蚀;另一种是选用氢氟酸(HF)和硝酸(HNO3)的混合溶液直接在二硼化镁超导薄膜上进行图形刻蚀。通过上述两种方法刻蚀出的MgB2薄膜图形精确度高,超导转变温度Tc都在38K以上,临界电流Ic约为1×106 A/cm2。     

镍铬合金薄膜的研究进展

镍铬合金薄膜是重要的精密电阻和应变电阻薄膜材料.简述了镍铬合金薄膜的3种制备方法:真空蒸发沉积、磁控溅射沉积和离子束沉积;讨论了基底、工作气压、沉积时间等薄膜制备工艺参数以及退火工艺对薄膜性能的影响.重点叙述了镍铬合金薄膜、改良型镍铬合金膜、含氮镍铬合金膜、镍铬合金多层膜和纳米镍铬合金薄膜等膜系的特征.阐明了制备具有高电阻率、低电阻温度系数、高应变灵敏系数、良好的热稳定性等优异综合性能的镍铬合金薄膜的新工艺发展趋势.     

XW和XQ系列仪表滑线电阻盘的修理

通常在修理 XQ 和 XW 系列仪表更换滑线电阻条时都是两人配合手工操作,结果不是装配后电阻条绕制松紧不宜,就是线性超差,难以达到技术要求(电阻条是φ0.2mm 镍铬锰硅丝绕在φ1.5mm 的漆包线上制作而成,镍铬锰硅丝具有弹性,不易定型)。我试制了一个简单的装配修理滑线电阻条的夹具(见图)。经使用效果较好,操作方便。各项技术指标均符合技术要求。     

CF_4流量及射频功率等对反应离子刻蚀硅基材料的影响

通过一系列的刻蚀实验,研究了在反应离子刻蚀(RIE)过程中,CF4流量及射频功率等工艺参数对刻蚀硅基材料的影响,采用不同工艺条件,得出了对应的刻蚀速率、均匀性、选择比等刻蚀参数,并对结果进行了比较与分析,得到了相对最佳的工艺条件,能较好地实现硅的各向异性刻蚀,为硅基材料刻蚀技术在半导体工艺中的应用做了一定的实验探索。     

GMR硬磁偏置层加工技术

磁控溅射是一种能够在低温条件下生长大面积优质薄膜的工艺,广泛用在磁传感器和存储等领域。本文研究了在巨磁电阻(Giant Magneto Resistance:GMR)多层膜周围溅射接触紧密的CoCrPt硬磁膜的工艺,使得硬磁膜能为GMR提供磁场偏置,以解决小尺度GMR的噪声问题。研究中采用了1:5的BHF溶液的湿法刻蚀工艺,刻蚀速率为25 A/s,实现了刻蚀深度的精确控制,解决了薄膜对准的问题。同时改进了CoCrPt薄膜溅射的种子层,使得CoCrPt能在常温下溅射得到很好的晶体结构。这种工艺为基于GMR的小尺寸器件设计提供了可能性。     

类金刚石薄膜的反应离子刻蚀

为了刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小、独立的类金刚石薄膜微器件,反应离子刻蚀是一种有效地刻蚀方法。研究了氧气与氩气的混合气体进行类金刚石薄膜刻蚀的主要工艺参数(刻蚀时间、有无掩膜、氩氧体积混合比、负偏压)。研究结果表明:在相同条件下,刻蚀速率随刻蚀时间变化不大;有无掩膜对刻蚀速率无明显影响;流量一定时,刻蚀速率随氩氧体积比的增大而降低,随负偏压的增大先增大后减小。实验得到最佳刻蚀条件,在此条件下,刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小的微器件,并成功制备出"独立"的微齿轮,进行了组装。     

基于CF_4/Ar高密度感应耦合等离子体的BZN薄膜的刻蚀工艺研究

使用CF4/Ar高密度感应耦合等离子体(ICP)对磁控溅射法制得的铌酸锌铋(BZN)薄膜进行了干法刻蚀工艺研究。分析了BZN薄膜的刻蚀速率随工艺气体流量比、总流量和工作压强的改变而出现极大值的原因,展示了BZN薄膜的刻蚀速率随ICP功率的增大而线性增加的趋势。研究结果表明,使用CF4/Ar感应耦合等离子体对BZN薄膜进行刻蚀的机理为物理辅助的化学反应刻蚀。BZN薄膜的最佳刻蚀工艺参数为CF4/Ar流量比3/2、总流量25sccm、工作压强1.33Pa、ICP功率800W,使用此参数对BZN薄膜进行刻蚀,最大刻蚀速率为26nm/min,刻蚀后薄膜边缘齐整、表面光滑、形状完整。     

有机薄膜晶体管钛/金电极的刻蚀工艺研究

采用感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀和湿法刻蚀的方法,分别刻蚀有机薄膜晶体管(OTFT)的钛/金薄膜电极。改变刻蚀的工艺条件,研究了不同的刻蚀工艺对OTFT器件性能的影响,并对刻蚀结果进行了比较与分析。结果表明,ICP干法刻蚀不适合用来刻蚀OTFT器件的钛/金电极,而湿法刻蚀工艺可用于刻蚀关键尺寸为5μm及其以上的钛/金电极,其最佳工艺条件分别是n(HF):n(HNO3):n(H2O)=1:1:5和n(KI):n(I2):n(H2O)=4:1:40。     

金属辅助化学刻蚀法制备硅纳米线的研究进展

硅纳米线(Si NWs)由于具有独特的一维结构、热电导率、光电性质、电化学性能等特点,被广泛应用于热电与传感器件、光电子元器件、太阳能电池、锂离子电池等领域。金属辅助化学刻蚀法(MACE)是制备Si NWs的常用方法之一,具有操作简便、设备简单、成本低廉和高效等优点,可大规模商业化应用,因而近年来被广泛研究。金属辅助化学刻蚀制备硅纳米线的过程可以分为两步:首先在洁净的硅衬底表面沉积一层金属(Ag、Au、Pt等)纳米颗粒,以催化、氧化它附近的硅原子;然后利用HF溶解氧化层,从而对硅晶片进行刻蚀,形成纳米线阵列。然而,这种简单高效的制备硅纳米线的方法存在一些难以控制的缺点:(1)金属纳米颗粒聚集、相连后造成Si NWs之间的缝隙比较大,从而导致Si NWs密度较低;(2)由于金属纳米颗粒沉积的随机性,在硅晶片表面分布不均匀,不仅导致刻蚀出的纳米线直径范围(50～200 nm)较宽,而且使制得的纳米线阵列排列无序且间距不易调控;(3)当刻蚀出的硅纳米线太长时,范德华力等作用会造成纳米线顶端出现严重的团簇现象。针对常规法存在的一些问题以及不同的器件对硅纳米线的形貌、类型和直径等的要求,近年来的研究主要集中在如何减少纳米线顶端团簇、调控纳米表面粗糙度和直径、低成本制备有序硅纳米线等方面。目前一些改进常规金属辅助化学刻蚀的方法取得了进展,比如:(1)用酸溶液或UV/Ozone对硅晶片预处理,在表面形成氧化层,可以使纳米线的均匀性得到改善并增大其密度(从18%提高到38%);(2)使用物理气相沉积法在硅晶片表面沉积一层金属纳米薄膜,然后再刻蚀,这种方法能够减少纳米线顶端团簇和有效调控纳米线直径;(3)利用模板法(聚苯乙烯小球模板、氧化铝模板、二氧化硅模板和光刻胶模板等)可以制备出有序的硅纳米线阵列。本课题组用离子束刻蚀的方法制备了直径范围可以控制在30～90 nm的聚苯乙烯小球模板,为小尺寸有序硅纳米线的制备打下了坚实的基础。本文简要介绍了常规MACE的原理和制备流程,总结了硅晶片的类型、刻蚀溶液的浓度、温度和刻蚀时间等因素对Si NWs形貌、尺度、表面粗糙度、刻蚀方向以及刻蚀速率的影响,用相关的机制解释了H2O2过量时刻蚀路径偏离垂直方向的机理以及刻蚀速率随溶液浓度变化的原因,重点综述了氧化层预处理、物理法沉积贵金属纳米薄膜、退火处理和模板法等改进方法在减少纳米线顶部团簇、改善均匀性、制备有序且直径和间距可控纳米线中的研究进展。     

多孔硅表面氧化钒热敏电阻薄膜的阻温特性

用电化学腐蚀法制备了具有不同导热系数的多孔硅样品(孔隙率为80％±2、厚度为110μm时,导热系数可降低至0．20 W／m·K),并在其表面沉积了氧化钒热敏薄膜,研究了多孔硅样品的热绝缘性能对氧化钒热敏薄膜阻温特性的影响．结果表明:多孔硅良好的热绝缘性使在其表面制备的氧化钒热敏薄膜电阻的灵敏度远高于在硅基底上制备的热敏电阻的(多孔硅和硅片上的氧化钒薄膜电阻随功率变化斜率分别为120 kΩ／μW和2．1 kΩ／μW),且热敏电阻的灵敏度随着多孔硅孔隙率和厚度的增大而升高．     

多孔硅基热敏薄膜的制备与性能

对MEMS用具有绝热性能的多孔硅基底上沉积的热敏感薄膜进行了研究．首先用电化学方法制备多孔硅,分别在多孔硅基底和硅基底上通过溅射镀膜方法沉积氧化钒、Cu、Au热敏薄膜,测试多孔硅基底和硅基底上的氧化钒及金属薄膜电阻的热敏特性．结果表明,在多孔硅基底表面沉积的热敏薄膜具有与硅基表面热敏薄膜同样的热敏特性且表现出更高的灵敏度;此外,对沉积在不同制备条件得到的多孔硅上的氧化钒薄膜电阻热敏特性进行比较,发现随着孔隙率和厚度的增加,多孔硅的绝热性能提高,其上沉积的氧化钒薄膜电阻热敏特性增强．     

用于微测辐射热计的氧化钒薄膜制备

采用射频(RF)反应溅射法,在微结构衬底上制备氧化钒薄膜,研究了氧气压、衬底温度、退火条件及薄膜厚度对薄膜电阻及电阻温度系数(TCR)的影响.在氮气保护下,采用常规退火和快速升降温退火对薄膜进行热处理.结果表明:氧分压、退火条件和薄膜厚度对电阻温度系数影响较大,需综合考虑;衬底温度对薄膜电阻的影响较大,但对电阻温度系数的影响较小;与常规退火方法相比,采用快速升降温退火有利于薄膜电阻温度系数的提高;通过优化工艺参数,制得的薄膜电阻温度系数可达(-4%/℃)左右,满足微测辐射热计的要求.     

氧化钒薄膜成分及价态的深度刻蚀分析

采用直流反应磁控溅射法制备了厚度为500nm的氧化钒薄膜.采用X射线光电子能谱仪对制得的氧化钒薄膜进行了深度刻蚀分析.结果表明,随薄膜刻蚀深度的增加,薄膜内的氧钒比及钒离子价态发生了递变,当薄膜刻蚀深度小于80nm时,这一递变趋势尤为明显.认为这与氧化钒薄膜中各价态钒氧化合物的稳定性和薄膜的制备工艺密切相关.     

原子层沉积工艺制备催化薄膜厚度对生长碳纳米管阵列的影响

通过原子层沉积(ALD)工艺在硅基底依次沉积氧化铝缓冲层薄膜和氧化铁催化薄膜, 然后利用管式炉进行水辅助化学气相沉积(WACVD)生长垂直碳纳米管阵列(VACNTs)。结果表明: ALD工艺制备的氧化铁薄膜经还原气氛热处理可形成碳纳米管阵列生长所需的纳米催化颗粒; 氧化铁薄膜厚度与纳米催化颗粒大小以及生长出的碳纳米管阵列的结构密切相关。当氧化铁薄膜厚度为1.2 nm时, 生长出的碳纳米管阵列管外径约为10 nm, 管壁层数约为5层, 阵列高度约为400 μm。增大氧化铁薄膜的厚度, 生长出的碳纳米管阵列外径和管壁数增加, 阵列高度降低。实验还在硅基底侧面观察到了VACNTs, 表明ALD工艺可在三维结构上制备催化薄膜用于生长VACNTs。     

贵金属粒子催化刻蚀制备硅太阳能电池减反射层研究进展

贵金属纳米粒子催化性能的研究已成为当前新材料及能源科学研究领域的热点之一。最近,在用贵金属粒子作为催化剂,辅助刻蚀硅衬底制作太阳能电池减反射层方面开展了大量的研究工作。综述了近年来贵金属粒子催化刻蚀硅制备减反射层的研究进展,分析了贵金属粒子的催化机理和减反射层制作的影响因素,展望了贵金属粒子催化刻蚀薄膜太阳能电池硅衬底研究的发展趋势。     

交替刻蚀制备有序锯齿形硅纳米线阵列及其光学性能研究

采用金属催化化学刻蚀法(MCCE),以金属Ag为催化剂,在HF与H_2O_2体系中通过交替刻蚀在P(111)硅衬底上制备出锯齿形硅纳米线阵列。利用扫描电子显微镜对硅纳米线的形貌进行了表征,研究了HF浓度与H_2O_2浓度对纳米线刻蚀方向的调控作用。选取不同的HF与H_2O_2浓度配比,分别对硅基底各向同性刻蚀与各向异性刻蚀进行调控,使得刻蚀方向对溶液浓度的变化能够快速响应。在溶液Ⅰ([HF]=2.3mol/L,[H_2O_2]=0.4mol/L)与溶液Ⅱ([HF]=9.2mol/L,[H_2O_2]=0.04mol/L)中交替刻蚀,制备出刻蚀方向高度可控的大规模锯齿形硅纳米线。利用紫外-可见分光光度计对锯齿形硅纳米线的减反射性能进行研究,结果表明,其表现出优异的减反特性,最低反射率为5.9%。纳米线形貌的高度可控性使其在微电子器件领域也具有巨大的应用前景。     

C_(4)F_(6)/SF_(6)混合气体对硅基材料的ICP刻蚀工艺研究北大核心CSCD

为避免深硅刻蚀工艺所引起的扇贝纹效应,同时减少其工艺气体所带来的温室效应,本文将新一代环保电子刻蚀气C4F6引入硅刻蚀工艺,采用刻蚀与钝化同步进行的伪Bosch工艺刻蚀硅槽孔。研究了ICP功率、RIE功率、腔体压强和C_(4)F_(6)/SF_(6)气体流量比对刻蚀速率、光刻胶/硅刻蚀选择比及刻蚀形貌的影响。结果表明,一定程度增加ICP功率和RIE功率可分别提高等离子体密度和物理轰击刻蚀作用;腔体压强对粒子平均自由径有较大影响;而C4F6流量的增加可加强刻蚀侧壁保护机制。通过综合优化工艺参数,获得了2.8μm/min硅刻蚀速率,3.1的光刻胶/硅刻蚀选择比和侧壁平坦,表面光滑,垂直度高的刻蚀形貌。     

交替刻蚀制备有序锯齿形硅纳米线阵列及其光学性能研究

采用金属催化化学刻蚀法(MCCE),以金属Ag为催化剂,在HF与H2O2体系中通过交替刻蚀在P(111)硅衬底上制备出锯齿形硅纳米线阵列.利用扫描电子显微镜对硅纳米线的形貌进行了表征,研究了HF浓度与H2O2浓度对纳米线刹蚀方向的调控作用.选取不同的HF与H2O2浓度配比,分别对硅基底各向同性刻蚀与各向异性刻蚀进行调控,使得刻蚀方向对溶液浓度的变化能够快速响应.在溶液Ⅰ([HF]=2.3 mol/L,[H2O2]=0.4 mol/L)与溶液Ⅱ([HF]=9.2 mol/L,[H2O2]=0.04 mol/L)中交替刻蚀,制备出刻蚀方向高度可控的大规模锯齿形硅纳米线.利用紫外-可见分光光度计对锯齿形硅纳米线的减反射性能进行研究,结果表明,其表现出优异的减反特性,最低反射率为5.9％.纳米线形貌的高度可控性使其在微电子器件领域也具有巨大的应用前景.