PECVD法制备硅化钛膜的工艺研究

硅化钛薄膜由于电阻率低和其它一些良好特性,在VLSI的栅电极和互连线中显示出它潜在的优势。本文研究了用PECVD法制备硅化钛膜的卫艺。结果表明:所形成硅化钛膜的性质强烈地依赖于淀积工艺条件。还确定了典型工艺条件,并用俄歇电子能谱分析了硅化钛膜的组分。     

气体流量比对PECVD硅化钛薄膜性质的影响

本文报道了以四氯化钛(TiCl_4)和硅烷(SiH_4)为源物质,采用等离子增强化学气相淀积工艺(PECVD)制备硅化钛薄膜的方法;着重研究了气体流量比变化对薄膜电阻率、淀积速率以及化学组成的影响,通过实验获得了制备优良硅化钛薄膜的最佳气流比条件。     

含氧硅化钛膜的等离子腐蚀

如果低电阻率的硅钛栅被用于按比例缩小的MOS器件,硅化钛的各向异性腐蚀是必要的。CCl_4、CF_4等离子体以及离子铣都可用来腐蚀硅化钛/多晶硅复合膜,每一种方法都表现于一些缺点。由于硅化物含氧量高及CCl_4等离子腐蚀的腐蚀选择比大(对二氧化硅的腐蚀速率低),因而CCl_4等离子腐蚀时会产生残留物并且腐蚀表面粗糙。CF_4反应离子腐蚀和离子铣刻蚀是光洁的腐蚀,但存在对下面的薄栅SiO_2膜的过腐蚀问题。然而,综合这些方法就能成功地加工出上述结构的各向导性图形。首先用腐蚀选择性差的CF_4反应离子腐蚀的光洁腐蚀刻透氧化物,随后用具有较高腐蚀选择比的Cl_2等离子腐蚀刻透硅化物下的多晶硅层至薄栅SiO_2层。     

真空退火对低频PECVD氮化硅薄膜性能的影响

研究了真空退火温度对不同流量比工艺参数下PECVD氮化硅薄膜性能的影响,测试了退火后氮化硅薄膜厚度、折射率以及在氢氟酸中的腐蚀速率。结果表明,退火后氮化硅薄膜厚度及折射率变化与薄膜沉积工艺条件有关,而薄膜在氢氟酸中的腐蚀速率在退火后大大降低。结合退火前后氮化硅薄膜的红外透射谱对以上测试结果进行了讨论。     

管式PECVD功率对膜性能的影响

本文主要讲述管式PECVD中等离子体电源功率大小对膜的折射率和吸光系数以及致密性的影响。对生产高效太阳能电池提供一些思路。     

高衬底温度下溅射淀积二硅化钛膜

我们在室温和600℃下用复合的二硅化钛靶在〈111〉向的裸硅片上溅射淀积了二硅化铁膜。室温下淀积的二硅化钛膜需要在900℃下进行烧结,以使其电阻率降低。而600℃下淀积的二硅化钛膜已经反应充分形成颗粒较大的没有氧沾污的多晶状,而且该膜抗氧化。将该膜在900℃下进行进一步退火,发现其晶体结构、成分、电阻率即晶粒大小没有变化。     

高温退火对MgO晶体光致发光性能的影响

利用自行搭建的实验平台,测试了高纯MgO晶体和Sc掺杂MgO晶体的紫外光光致发光(PL)光谱,发射峰值分别位于389.31、498.61nm、712.44和749.06nm,其可见光发射区和红外发射区主要对应于MgO晶体中由O空位构成的F色心和F+色心通过激发和退激发机制发射;在不同温度退火条件下测试Sc掺杂MgO晶体的PL光谱,并利用高斯分解实现了Sc掺杂MgO晶体中F色心和F+色心的定位。结果表明,高温退火处理可以有效降低MgO晶体表面的污染,进而提高晶体的光电活性;Sc掺杂导致MgO晶体可见光发射区域的蓝移和增强,其中F+色心对于温度的依赖性较强。     

用离子束混合形成硅化钛

我们用一种新方法在硅上形成硅化物,硅片上溅射一层600 A的钛膜,在室温下用400keV4×10~(15)Xe~(++)/cm~2,1×10~(16)Xe~(++)/cm~2辐照,利用离子来混合效应形成1000A硅化钛膜.用MeV He 离子背散射方法研究了硅化钛组成和厚度并讨论了形成机制.     

退火温度对SiC薄膜结构和光学特性的影响

采用磁控溅射技术在p-Si基片上制备出SiC薄膜。将样品放在管式退火炉中通N2保护,分别在400℃,600℃,800℃和1 000℃进行退火处理,研究了退火温度对薄膜结构以及光致发光特性(PL)的影响。发现随着退火温度的升高,薄膜的结晶程度变好,SiC在800℃开始有晶相出现,Si—C峰也在向高波数的方向移动,这主要是由于膜中的Si1-xCx的化学计量发生变化。PL谱中的三个峰:322 nm起源于薄膜中的中性氧空缺,370 nm起源于SiC发光,412 nm起源于薄膜中的C簇。     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光性能的影响

采用常压金属有机物化学气相淀积法在(0001)Al2O3衬底上生长出高质量ZnO单晶膜,在空气中进行了710～860℃不同温度的退火处理.用X射线双晶衍射、光致发光法研究了退火温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响.ZnO(002)面X射线双晶ω扫描曲线的半高宽(FWHM) 随退火温度的升高变小,770℃后基本保持不变,ZnO(102)面双晶ω扫描曲线的FWHM一直变小.770℃退火后ZnO样品X射线ω-2θ扫描曲线中出现ZnO2(200)衍射峰.同时,光致发光测试表明,随着退火温度升高,带边发光强度减弱,与深能级有关的绿带发光出现并逐渐增强.通过ICP刻蚀,去除退火后样品的表面层,ω-2θ扫描曲线中ZnO2(200)衍射峰和PL谱中绿带发光均消失,表明ZnO2相和深能级缺陷在样品表面.     

退火温度对纳米TiO2薄膜微结构的影响

利用XRD、IR、UV-VIS、AFM、XPS等手段,研究了退火温度对溶胶–凝胶法制备的纳米TiO2薄膜微结构和表面形貌的影响。450~600℃退火处理的薄膜呈锐钛矿和金红石型混晶结构,700℃退火后为纯金红石相;水峰的吸收峰消失在300~500℃之间,至500℃有机基团完全消失,薄膜表面主要有C,Ti,O三种元素;改变退火温度,可以使薄膜的禁带宽度在3.26~3.58eV之间变化,可以在一定范围内,获得不同折射率的TiO2纳米薄膜;薄膜的表面粗糙度(RMS)为2~3nm。     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光性能的影响

采用常压金属有机物化学气相淀积法在(0001)Al2O3衬底上生长出高质量ZnO单晶膜,在空气中进行了710～860℃不同温度的退火处理．用X射线双晶衍射、光致发光法研究了退火温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响．ZnO（002）面X射线双晶ω扫描曲线的半高宽(FWHM) 随退火温度的升高变小,770℃后基本保持不变,ZnO（102）面双晶ω扫描曲线的FWHM一直变小．770℃退火后ZnO样品X射线ω-2θ扫描曲线中出现ZnO2（200）衍射峰．同时,光致发光测试表明,随着退火温度升高,带边发光强度减弱,与深能级有关的绿带发光出现并逐渐增强．通过ICP刻蚀,去除退火后样品的表面层,ω-2θ扫描曲线中ZnO2（200）衍射峰和PL谱中绿带发光均消失,表明ZnO2相和深能级缺陷在样品表面．     

退火温度对ZnO/PZT薄膜结构及电阻率的影响

采用射频反应磁控溅射法在Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)/Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了ZnO薄膜,利用X线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、霍尔效应测试系统等对不同退火温度下制备薄膜的结构、形貌及电阻率等进行了分析表征。结果表明,退火温度600℃的ZnO薄膜(002)择优取向较好,晶粒大小均匀,表面平整致密。随着退火温度的增大,电阻率先下降后升高,600℃时ZnO薄膜电阻率达最小。     

高温退火处理提高半绝缘VGF-GaAs单晶的电学性能

垂直梯度凝固法(VGF)生长的低位错半绝缘（SI) GaAs单晶存在电阻率和迁移率低、电学补偿度小、均匀性差等问题. 在3种不同温度条件下,对VGF-SI-GaAs晶片进行了加As压的闭管退火处理. 结果表明,经过1160℃/12h的高温退火处理后,VGF-SI-GaAs单晶的电阻率、迁移率和均匀性均得到了显著提高. 利用Hall、热激电流谱（TSC) 、红外吸收法分别测试分析了原生和退火VGF-SI-GaAs单晶样品的电学性质、深能级缺陷、EL2浓度和C浓度,并与常规液封直拉法（LEC) SI-GaAs单晶样品进行了比较. 原生VGF-SI-GaAs单晶中的EL2浓度明显低于LEC-SI-GaAs单晶,经过退火处理后其EL2浓度显著增加,电学补偿增强,而且能级较浅的一些缺陷的浓度降低,因而有效提高了其电学性能.     

热退火对分子束外延生长的高纯GaAs薄膜中深能级的影响

用深能级瞬态谱(DLTS)研究了分子束外延生长的高纯GaAs薄膜中的深能级.带金电极的高纯GaAs薄膜经不同温度的热退火,其DLTS峰谱的位置和幅度均发生变化.这是由于在热退火中金电极与GaAs反应,从而出现各种各样的DLTS峰谱.来用器件制造的台面腐蚀工艺去除反应物后的DLTS峰谱退化为一个单峰谱.本文结合伏安特性的测量结果对DLTS峰谱的变化进行了分析和讨论.