Pt/Ti/Si三元固相反应生长PtSi过程的实验研究

采用离子溅射方法在硅衬底上淀积Pt/Ti/Si多层结构,研究了不同退火温度(500℃和800℃)、相同退火时间(30 min)固相反应形成PtSi薄膜的工艺.通过XRD、AES等测试方法,研究了原子的互扩散和反应过程.结果表明,在500℃退火时,由于Pt-Ti-O-Si过渡层的存在,使得Pt和Si反应不够充分,生成物中有部分Pt2Si存在,而800℃退火时,由于过渡层Ti与Si反应生成TiSi2,消耗了大量的Si,使得Pt与Si反应也不够充分.根据上述实验,给出了Pt/Ti/Si三元固相反应在不同退火温度下应采取的工艺务件.     

磁控溅射纳米PtSi薄膜表面和界面特征

采用磁控溅射方法在p-Si (111)衬底上淀积5nm Pt膜,退火后形成PtSi薄膜,利用原子力显微镜和高分辨电子显微镜观察了PtSi薄膜的表面和界面特征.实验结果表明,工艺条件影响PtSi薄膜的微观组织结构和表面形貌.随着衬底温度增加,薄膜表面由柱晶状团簇变为扁平状团簇,薄膜显微结构由多层变为单层.衬底加热有利于形成界面清晰、结构完整、成分单一的PtSi薄膜.     

磁控溅射纳米PtSi薄膜表面和界面特征

采用磁控溅射方法在p-Si (111)衬底上淀积5nm Pt膜,退火后形成PtSi薄膜,利用原子力显微镜和高分辨电子显微镜观察了PtSi薄膜的表面和界面特征.实验结果表明,工艺条件影响PtSi薄膜的微观组织结构和表面形貌.随着衬底温度增加,薄膜表面由柱晶状团簇变为扁平状团簇,薄膜显微结构由多层变为单层.衬底加热有利于形成界面清晰、结构完整、成分单一的PtSi薄膜.     

磁控溅射纳米PtSi薄膜表面和界面特征

采用磁控溅射方法在p—Si(111)衬底上淀积5nmPt膜，退火后形成PtSi薄膜，利用原子力显微镜和高分辨电子显微镜观察了PtSi薄膜的表面和界面特征。实验结果表明，工艺条件影响PtSi薄膜的微观组织结构和表面形貌，随着衬底温度增加，薄膜表面由柱晶状团簇变为扁平状团簇，薄膜显微结构由多层变为单层，衬底加热有利于形成界面清晰、结构完整、成分单一的PtSi薄膜。     

Pt/Si界面化学键性质的研究

在超高真空系统中,超薄层 Pt淀积膜原位蒸发在原子清洁的 Si(111)表面上形成 Pt/Si界面.利用光电子谱技术(XPS和UPS)研究了Pt/Si 界面的化学性质.测量了Si2p和Pt 4f芯能级和价带电子态,并着重研究这些芯能级及电子态在低覆盖度时的变化.由 Si(2p)峰的强度随 Pt 覆盖度的变化可以清楚证明:在 300 K下淀积亚单原子层至数个单原子层 Pt的 Pt/Si(111)界面发生强烈混合作用,其原子组伤是缓变的.由于Si原子周围的 Pt原子数不断增加,所以 Pt 4f芯能级化学位移随 Pt原子覆盖度的增加而逐步减小,而Si 2p芯能级化学位移则逐步增大.同时,Pt 4f峰的线形也产生明显变化,对称性增加;Si 2p峰的线形则对称性降低.淀积亚单原子层至数单原子层Pt的UPS谱,主要显示两个峰:-4.2eV(A峰),-6.0eV(B峰).A峰随着覆盖度的增加移向费米能边,而B峰则保持不变.这说明Ptd-Sip键合不受周围Pt原子增加的影响.利用Pt/Si界面Pt原子向Si原子的间隙扩散模型讨论了所观察到的结果.     

台面型InP/InGaAs PIN光伏探测器的p-InP低阻欧姆接触

研究了电子束蒸发淀积的非合金膜系Au/Pt/Ti/p-InP(2×1018cm-3)接触的物理特性,通过450℃、4 min的快速退火,获得了欧姆接触,其比接触电阻为7.3×10-5 Wcm2.接触电极退火后,采用离子溅射法淀积加厚电极Cr/Au.利用俄歇电子能谱(AES)进行深度剖面分析,表明Pt层能够相对有效地阻挡...     

铂化硅的腐蚀与结构的观察

Hiraki等人已经发表过硅原子在远低于共溶点的温度下从硅单晶中离去并快速地向复盖于其上的Au和Pt膜迁移,实际上在该温度下,当金属淀积时衬底极易扩展。在150～200℃下,只需几分钟在Au样品表面上就可发现SiO_2,只要未形成合金的金一直是纯净的,氧化层将连续地生长。对于Pt,即使在空气环境中形成铂化硅也不会在其表面形成氧化层。与此相反,我们发现铂化硅确实有一层薄的氧化层,这对于在硅表面上制造好的PtSi—Si欧姆接触或肖特基势垒接触是非常重要的。在硅集成电路的工艺流程中,用烧结方法在接触窗口形成硅化物,通常在500～650℃的隋性气氛中烧结几分钟。在绝缘层范围内未反应的Pt使用加热的稀释王水加以剥除;这种硅化物被认为是稳定的。因而被利用来作为金属化导体。在研究用化学汽相淀     

高纯Ar气氛中热处理形成PtSi膜及特性

本文主要讨论PtSi肖特基势垒红外探测器(SBIRD)研制中,Pt硅化物的形成机理及其特性。着重描述Si材料上溅射沉积Pt膜后,在Ar(N_2)气氛中热处理而反应生成Pt硅化物的物理过程。最后简单讨论热处理温度、时间、气氛对PtSi形成厚度的影响,并分析PtSi-Si界面势垒高度φ_B~P、1-V曲线和光响应均匀性等特性。     

Si衬底上MBE GaAs MESFET与IC制备

叙述在MBE(分子束外延)GaAs/Si材料上制作GaAs MESFET与Ic的研究。考虑到GaAsIC与Si IC单片集成的需要,采用了Ti/TiW/Au肖特基金属化和Ni/AuGe/Ni/Au欧姆接触金属化,层间介质采用等离子增强淀积氮化硅和聚酰亚胺复合材料。在该工艺基础上,制备了性能良好的GaAs/Si MESFET与IC。     

用X射线衍射仪测试PtSi膜

Philips MRD3710 X射线衍射仪由于其灵敏度高、可靠性好、操作方便,常常用于薄膜测试分析。采用X射线衍射仪对在(100)Si表面溅射Pt,并通过退火处理形成的Pt和Si的化合物进行了测试分析,从而对PtSi膜的研制提供了可靠的数据。     

Pt-Si界面的椭偏光谱响应及PtSi的光学性质

本工作利用椭偏光谱法研究Pt-Si系统的界面状况,结果指出,未经任何热处理的Pt/n-Si样品的界面上存在着一性质上异于Si衬底和Pt膜的界面层,但经700℃退火(固相反应)形成硅化物PtSi后,原来的界面层消失.另外,由椭偏光谱测量,本工作获得了PtSi薄膜的光学性质,这些光学性质可由Lorentz-Drude模型而得到比较好的解释,该模型包含了三项具有不同的共振能量的束缚电子项及一项自由电子项的贡献.     

PtSi接触合金化的一种方法

在制作X35电路系列中,发现PtSi接触合金化是Al/Ti/PtSi/Si欧姆接触的关键。光刻双电极孔,完成Pt溅射之后,在H_2N_2混合气中,采用三种温度(200～300～550℃)一次热处理合金化,不但促进PtSi的形成,而且大大改善了其上面薄氧化层的质量,从而可以得到良好的欧姆接触,提高了电路的成品率和参数。     

Pt层对Ni/Si(100)固相反应NiSi薄膜高温稳定性的增强效应

研究了顺次淀积在 Si (10 0 )衬底上的 Ni/ Pt和 Pt/ Ni的固相硅化反应 .研究发现 ,当 1nm Pt作为中间层或覆盖层加入 Ni/ Si体系中时 ,延缓了 Ni Si向 Ni Si2 的转变 ,相变温度提高 .对于这种双层薄膜体系 ,80 0℃退火后 ,XRD测试未检测到 Ni Si2 相存在 ;85 0℃退火后的薄膜仍有一些 Ni Si衍射峰存在 . 80 0℃退火后的薄膜呈现较低的电阻率 ,在 2 3— 2 5 μΩ· cm范围 .上述薄膜较 Ni/ Si直接反应生成膜的热稳定性提高了 10 0℃以上 .这有利于Ni Si薄膜材料在 Si基器件制造中的应用 .     

红外电荷耦合器件(IRCCD)镀抗反射保护膜工艺探讨

为提高硅化物(如:Pd_2Si或PtSi)肖特基势垒单片式线阵(或面阵)红外CCD和InSb混合式红外CCD的量子效率;我们分别开展了在Si或InSb衬底上用低温低压化学汽相淀积(LTLPCVD)和等离子增强型化学汽相淀积(PECVD)法淀积SiO_2的实验工作。以减少器件表面上入射红外光能的反射损失,提高器件的光窗透过率、红外响应灵敏度和减少杂散光对器件的影响。     

PECVD淀积Si3N4作为光刻掩膜版的保护膜

采用等离子增强化学汽相淀积(PECVD)方法淀积Si3N4薄膜作为光刻掩膜版的保护膜,可以降低掩膜版受损程度,延长使用寿命.分析了Si3N4膜厚的选取要求,给出了PECVD淀积Si3N4膜的工艺条件.实际制作了带有Si3N4保护的光刻掩膜版,并与不带Si3N4保护的掩膜版的使用情况做了对比.结果表明,带有Si3N4保护的光刻掩膜版的使用寿命可明显延长2倍以上.     

基于低温氧化的4H-SiC/SiO2界面态钝化方案

阐述4H-SiC晶圆的Si面上通过CVD淀积与低温热氧化生长的双层栅氧化物结构，在高温氮气环境下可降低4H-SiC/SiO₂界面的高密度界面缺陷。采用PECVD淀积一层均匀的SiO₂膜后，通过热氧化工艺在淀积膜与4H-SiC/SiO₂间生长一层很薄的氧化物过渡层。根据不同温区间热氧化温度形成的SiO₂膜晶型不同，改变界面中氮气退火过程中氮元素的引入，从而钝化4H-SiC/SiO₂的界面缺陷。     

Pt层对Ni/Si(100)固相反应NiSi薄膜高温稳定性的增强效应

研究了顺次淀积在Si(100)衬底上的Ni/Pt和Pt/Ni的固相硅化反应．研究发现,当1nm Pt作为中间层或覆盖层加入Ni/Si体系中时,延缓了NiSi向NiSi2的转变,相变温度提高．对于这种双层薄膜体系,800℃退火后,XRD测试未检测到NiSi2相存在;850℃退火后的薄膜仍有一些NiSi衍射峰存在．800℃退火后的薄膜呈现较低的电阻率,在23—25μΩ*cm范围．上述薄膜较Ni/Si直接反应生成膜的热稳定性提高了100℃以上．这有利于NiSi薄膜材料在Si基器件制造中的应用．     

铁电电容的电极结构

作为铁电电容的电极材料 ,铂是使用最为广泛的金属。在 PZT薄膜的上下两层分别用离子束溅射淀积厚度为 50 nm和 10 0 nm的 Pt。在铂层上按常规工艺需蒸发 1～ 2 μm的 Al作为布线金属。为避免在热处理过程中的固相反应 ,Al/ Pt之间还需嵌入阻挡金属。观察了 Si,Co,Ni,Ti和 Ti/ W合金膜的阻挡特性。实验证明一定组分的 Ti/ W合金膜能有效地抑制 Al/ Pt固相反应 ,获得较为理想的接触特性。     

PtSi-Si肖特基势垒红外探测器中Pt的溅射

采用物理溅射法制备了用于红外(IR)器件中具有良好性能的高纯Pt膜。本文将讨论在Si片上溅射Pt的制作工艺及其PtSi的形成机理。最后给出实验结果和曲线。还要讲述一下金属-半导体(M-S)系统中PtSi-Si接触的结性能,并提出仍存在的一些问题。     

低温下氮化硅膜的制备及特性的分析研究

本文阐述了等离子增强化学汽相淀积(PECVD)氮化硅膜的生长原理和方法;对于在不同衬底,如Si,特别是GaAs和金属膜上淀积氮化硅膜的各种影响因素进行了理论和实验分析;针对GaAs上淀积氮化硅膜的特殊现象提出了新的解释;推导出了SiN膜性能参数Si/N、折射率、Si-H键和N-H键密度等量之间关系的经验公式;研完了MNM电容上下电极对SiN性能的影响,指出用Ti-Pt-Au做下电极,Al做上电极可以提高电容耐压;确立了优化的条件,在较低温度(200～300℃)下生长出了氧含量极低、致密耐击穿电压高的优质SiN膜,该介质膜实用于半导体单片集成电路和高耐薄膜电容。