多晶硅薄膜材料与器件研究进展

多晶硅薄膜材料一直在半导体领域中扮演着重要角色。综述了多晶硅薄膜材料及其器件的特点、制备方法及研究进展。     

薄膜厚度和退火温度对纳米多晶硅薄膜特性影响

以高纯SiH4为气源,采用低压化学气相沉积方法在p型〈100〉晶向单晶硅上620℃制备纳米多晶硅薄膜,对不同薄膜厚度纳米多晶硅薄膜分别在700、800、900℃进行高温真空退火,通过X射线衍射(XRD)、Raman光谱(Raman)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)研究薄膜厚度、退火温度对薄膜结晶取向、表面形貌等结构特性影响。结果表明,随薄膜厚度增加,薄膜取向显著且多晶特征明显,沉积薄膜多晶取向为〈111〉、〈220〉和〈311〉晶向,择优取向为〈111〉晶向,TO模强度减弱且加宽,晶粒大小增加;同一薄膜厚度,随真空退火温度升高,X射线衍射峰强度增强,TO模强度增强。     

极富发展前景的多晶硅薄膜太阳电池

太阳能光伏发电具有的许多特征使其对未来能源非常重要,正在形成一门新兴的产业,但达到大规模地面应用需要解决提高光电转换效率和降低成本这两大难题。多晶硅薄膜太阳电池能在廉价衬底上制备,成本远低于晶体硅太阳电池,转换效率可接近晶体硅太阳电池,并且具有光电性能稳定的特点。国内外光伏界都投入了大量的人力物力研究开发多晶硅薄膜太阳电池,取得了可喜的进展。     

低温制备高质量多晶硅薄膜技术及其应用

多晶硅薄膜是集晶体硅材料和非晶硅氢合金薄膜优点于一体,在能源科学、信息科学的微电子技术中有广泛应用的一种新型功能材料。本文综述低温（＜600℃）制备高质量多晶硅薄膜技术的研究进展及其应用,着重讨论用等离子体化学气相沉积（PECVD）硅基薄膜固相晶化制备多晶硅技术及其在薄膜硅太阳能电池上的应用。     

石英衬底上柱状多晶硅薄膜的制备

利用射频等离子体增强化学气相沉积法(RF-PECVD)在已经预沉积有非晶硅薄膜的石英衬底上低温沉积了N/I非晶硅薄膜, 对样品进行了两步快速光热(RTP)退火. 采用 Raman、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等测试仪器对样品退火前后的结晶状况和微观形貌进行了分析. 结果表明, 该N/I非晶硅薄膜退火后的晶化率达到了94%左右, 断面形貌为柱状结构, 样品中的平均晶粒尺寸约30nm, 晶粒团簇的尺寸最大约1.5μm.     

杂质分布对多晶硅薄膜电性能的影响

报道了多晶硅薄膜的制备方法及光生载流子在多晶硅晶界区域的收集，复合情况，并采用剖面分析方法研究了杂质的分布对多晶硅薄膜太阳电池电性能的影响。     

多晶硅太阳电池用SiN薄膜的研究进展

SiN薄膜因为具有良好的减反射性质和钝化作用，已经越来越广泛地应用于多晶硅太阳电池的制造工艺中，介绍了SiN薄膜在硅太阳电池中的性质，制备方法等研究现状，同时提出了存在的问题并展望了今后的发展趋势。     

多晶硅薄膜热应力的在线提取方法

提出了一种薄膜热应力的在线提取方法．建立了多晶硅薄膜的热学模型,计算了电流加热后产生的热应力;然后用双端固支梁静电吸合模型计算出吸舍电压随热应力的变化,此变化与Coventor Ware软件模拟出的结果一致．在此分析基础上,提出了通过测量加热前后双端固支梁吸合电压的变化值来测其热应力的方法,并给出了测试结构．最后用Coventor Ware软件进行模拟,并经过迭代计算,验证了该测试方法的可行性．该方法测量方便,并且以电学量形式输出,对于多晶硅薄膜热应力的在线提取有较高的参考价值．     

一种新的膜厚测试技术

在“Y”型光纤一个端面上垂直放置涂有透明薄膜的基片 ,入射光在光纤—薄膜层—空气的界面处两次反射 ,由于两束反射光之间存在光程差 ,所以反射光发生干涉。不需要测量干涉条纹 ,仅通过对反射光谱的分析计算 ,可以测出薄膜的厚度以及折射率的数值。在单晶硅基片上做非晶的PSiO2 膜的甩膜实验中使用该方法测试PSiO2 膜的厚度 ,实验证明 ,该方法测量精度高、速度快 ,对薄膜无破坏作用。用卤素白光和红光的准单色光( 60 0nm～ 860nm)作为光源 ,膜厚范围为 0 5到几十微米 ,测量误差小于 4 0nm。进行了实验验证 ,给出了对噪声的处理方法     

多层模型计算椭偏法测量的SiO2／Si超薄膜厚度

采用不同的光学模型对厚度为6nm,密度为2．2g/cm2。的理想Si02薄膜理论曲线进行了拟合,得到了薄膜厚度的计算结果随所采取的薄膜密度变化的规律：选用更大的薄膜密度值进行拟合计算会得到更小的厚度结果,其趋势近似线性．参考GIXRR方法测量得到的薄膜物理结构的结果,给出了优化的拟合计算模型（薄膜密度为2．4g／cm3、表面粗糙度为0．4nin、界面粗糙度为0．3nin）,对于热氧化法制备的厚度小于10nrn的SiO2超薄膜,使用此模型进行拟合计算,可以得到比常规模型更为准确的厚度结果．采用优化的模型拟合了期望厚度为2,4,6,8,10nrn的si02超薄膜的SE实验曲线,得到的厚度结果分别为2．61,4．07,6．02,7．41,9．43nm,与传统模型计算结果相比,分别降低了13．8％,10．3％,8．1％,7．3％和6．6％．     

光退火制备多晶硅薄膜与量子态模型

本文发现在用光退火制备多晶硅薄膜过程中退火温度、时间等与多晶硅薄膜晶粒大小等晶化性质符合量子态模型。并对其物理思想进行了分析。     

多层模型计算椭偏法测量的SiO2/Si超薄膜厚度

采用不同的光学模型对厚度为6 nm,密度为2.2 g/cm3的理想SiO2薄膜理论曲线进行了拟合,得到了薄膜厚度的计算结果随所采取的薄膜密度变化的规律:选用更大的薄膜密度值进行拟合计算会得到更小的厚度结果,其趋势近似线性.参考GIXRR方法测量得到的薄膜物理结构的结果,给出了优化的拟合计算模型(薄膜密度为2.4 g/cm3、表面粗糙度为0.4 nm、界面粗糙度为0.3 nm),对于热氧化法制备的厚度小于10 nm的SiO2超薄膜,使用此模型进行拟合计算,可以得到比常规模型更为准确的厚度结果.采用优化的模型拟合了期望厚度为2,4,6,8,10 nm的SiO2超薄膜的SE实验曲线,得到的厚度结果分别为2.61,4.07,6.02,7.41,9.43 nm,与传统模型计算结果相比,分别降低了13.8%,10.3%,8.1%,7.3%和6.6%.     

The stress analysis of Si MEMS devices by micro-Raman technique

In this paper, the micro-Raman technique was used to measure the residual stress and its variation in Si MEMS devices and carried out on two platforms. Firstly, it was observed that there is a good correlation between the wafer's centre deflection and Raman shift. Secondly, using diaphragms fabricated from a SOI wafer, it was observed that a thinner diaphragm results in more Raman shift and vice versa. After a thin metal film layer (Cr/Au) is sputtered onto the diaphragm, it was observed that the Raman shift is more significant as the metal layer represents an amplification effect. These results show that the micro-Raman technique is a powerful method to investigate the residual stress of Si MEMS devices, especially how the stress changes during the fabrication process. All these could help select and optimize the fabrication parameters during the device manufacturing process.     

射频溅射沉积不同厚度Ca膜退火直接形成Ca_2Si膜(英文)

使用射频磁控溅射系统在恒定溅射功率、Ar气压和Ar气流流量下,在Si(100)衬底上,分别沉积不同厚度的Ca膜。随后,800℃真空退火45分钟、1小时和1.5小时。半导体钙硅化物,即立方相的Ca2Si膜和简单正交相的Ca2Si膜首次、单独、直接生长在Si(100)衬底上。实验结果指明在多相共生的Ca-Si化合物中,Ca膜的沉积厚度、因溅射而生长的Ca-Si化合物的生长厚度决定了某一个单相的钙硅化物独立的生长。另外,退火温度为800℃时,有利于单相钙硅化物的独立生长。并且,退火时间也是关键因素。     

利用双波长测量金属膜的厚度

本文为测量金属膜的厚度提供了一种新的用双波长的测量方法。该方法测量简便，精度高，同时也适用于透明介质膜的厚度测量，测量范围从几十个波长至１ｃｍ。     

湿膜厚度规校准装置研究

分析了湿膜厚度规在建筑、喷涂等行业的应用技术要求,提出了一套实用并满足技术要求的校准装置设计方案,最后给出了误差源分析和校准结果的不确定度估算.     

用于微电子机械系统封装的体硅键合技术和薄膜密封技术

对静电键合、体硅直接键合和界面层辅助键合等三种体硅键合技术，整片操作、局部操作和选择保护等三种密封技术，以及这些技术用于微电子机械系统的密封作了评述，强调在器件研究开始时应考虑封装问题，具体技术则应在保证器件功能和尽量减少芯片复杂性两者之间权衡决定。     

石英晶片镀膜频率监控技术研究

石英晶片镀膜是石英晶体谐振器生产中的重要工序之一,通过控制镀膜厚度使石英晶片谐振频率达到目标值.传统的镀膜采用时间控制方法,膜层厚度取决于镀源材料蒸发速率和镀膜时间,用该方法石英晶片谐振频率的控制精度较低.为提高石英晶片的镀膜精度,提出了基于晶体微量天平原理的晶片镀膜过程频率监控方案.重点探讨了镀膜过程中石英晶片和标晶谐振频率变化与镀膜厚度之问的关系,并通过实验给出石英晶片和标晶表面膜层沉积质量的比率关系.设计了监控晶片谐振频率的振荡器电路.实验证明,将研究的石英晶片镀膜监控技术应用于生产实际,可以显著提高镀膜后的石英晶片谐振频率的控制精度,具有较高的实际应用价值.