退火温度对嵌入Si中的β-FeSi2颗粒发光的影响

研究了退火温度对分子束外延(MBE)方法生长的Si基β-FeSi2颗粒的发光性质和电学特性的影响.结果表明,在900℃下退火的样品,虽然β-FeSi2的结晶质量有所提高,但是由于晶格失配和热膨胀系数的不同,在Si中引入位错,导致样品的光致发光谱展宽和形成的二极管漏电流增大.而在800℃下退火的样品,具有较低的漏电流和较强的室温电致发光谱.     

Si,S,Be,Mg离子注入GaAs白光快速退火特性研究

利用灯光瞬态退火处理Si,S离子注入SI-GaAs样品,在950℃5秒的条件下得到了最佳的电特性,Be,Mg离子注入SI-GaAs样品在800℃ 5秒退火得到了最佳的电特性.Si,S,Be注入GaAs样品在适当的条件下得到了陡峭的载流子剖面分布,而Mg注入的样品有Mg的外扩散和较大的尾部扩散.透射电镜测量表明,Si低剂量和Be大剂量注入退火后单晶恢复良好,而Si和Mg大剂量注入退火后产生了大量的二次缺陷.应用Si和Mg注入GaAs分别制作了性能良好的MESFET和β=1000的GaAIAs/GaA,双极型晶体管(HBT).     

用穆斯堡尔效应研究铁硅化合物的形成过程

利用粒子束溅射的方法在纯净的Si衬底上沉积一层Fe膜,在强还原气氛下对其进行不同温 度的退火处理.采用非原位的穆斯堡尔效应和X射线衍射,研究了铁硅化合物的形成过程. 实验发现,经30 min在1000℃退火情况下,可观察到α-FeSi2和β-FeSi2 同时共存的现象,分析表明,该现象来源于强还原气氛.     

电致发光谱测量β-FeSi2-Si异质结载流子限制

设计了一种将β-FeSi2颗粒埋入非故意掺杂Si中的Si p-π-n二极管来确定β-FeSi2-Si异质结的能隙差.当二极管处于正向偏置时,通过Si n-p-结注入的电子扩散到β-FeSi2并由于Si与β-FeSi2之间的能隙差而受到限制,电荷在异质结的积累反过来阻挡了电子的继续扩散,将电子局域化在靠近Si n-p-结的p--Si区.少子的局域化减少了非辐射复合的途径,Si和β-FeSi2的发光增强,淬灭速率变慢,在室温低电流下仍可得到Si和β-FeSi2电致发光.Si和β-FeSi2发光强度的比率对温度的依存性表明同型异质结对电子限制能力的减弱符合热发射模型,由此确定出Si和β-FeSi2异质结导带带阶差为0.2eV.     

电致发光谱测量β-FeSi2-Si异质结载流子限制

设计了一种将β-FeSi2颗粒埋入非故意掺杂Si中的Si p-π-n二极管来确定β-FeSi2-Si异质结的能隙差.当二极管处于正向偏置时,通过Si n-p-结注入的电子扩散到β-FeSi2并由于Si与β-FeSi2之间的能隙差而受到限制,电荷在异质结的积累反过来阻挡了电子的继续扩散,将电子局域化在靠近Si n-p-结的p--Si区.少子的局域化减少了非辐射复合的途径,Si和β-FeSi2的发光增强,淬灭速率变慢,在室温低电流下仍可得到Si和β-FeSi2电致发光.Si和β-FeSi2发光强度的比率对温度的依存性表明同型异质结对电子限制能力的减弱符合热发射模型,由此确定出Si和β-FeSi2异质结导带带阶差为0.2eV.     

Si衬底上采用溅射Fe/Si纳米多层结构制备β-FeSi2薄膜

采用磁控溅射的方法在Si衬底上生长Fe/Si多层膜,退火后形成了硅化物薄膜。利用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、原子力显微镜(AFM)研究了Fe/Si膜厚比和退火温度对薄膜结构特性的影响。研究表明,当Fe/Si膜厚比为1/2,预先在衬底上沉积Fe缓冲层,退火温度为750℃,形成的硅化物为β-FeSi2,晶粒的平均尺寸大约为50nm,且分布得比较均匀。如果Fe/Si厚度比为1/1或3/10时,形成的硅化物为ε-FeSi。随着退火温度的升高,Fe/Si之间的相互扩散逐渐增强,当退火温度为1 000℃时,形成了富硅的二硅化物的高温相α-FeSi2。     

碳掺杂β-FeSi2薄膜的电子显微学研究

本文利用透射电子显微镜对离子注入合成的β-FeSi2和β-Fe(C,Si)2薄膜进行了对比研究.电镜观察结果表明,选择C作为掺杂元素,能够得到界面平直、厚度均一的高质量β相薄膜,晶粒得到细化,β-FeSi2层稳定性提高.尤其在60kV、4×1017ions/cm2条件下注入直接形成非晶,在退火后会晶化为界面平滑、厚度均匀的β-FeSi2薄膜.因此从微结构角度考虑,引入C离子有益于提高β-FeSi2薄膜的质量.     

铜(钛)和铜(铬)自形成阻挡层性能表征

采用直流磁控溅射法分别将Cu (Ti)和Cu (Cr)合金层沉积在SiO2/Si衬底上,随后将制得的样品在真空(2×10-3 Pa)中退火1h,退火温度为300 ～ 700℃.对Cu (Ti)及Cu (Cr)自形成阻挡层进行对比研究,通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)观察并表征样品的微观结构.通过半导体分析仪测试样品的电学性能,并分析了其热稳定性.结果表明,在Cu膜中分别加入少量的Ti或Cr可使Cu沿〈111〉晶向择优取向生长.两种样品交界面处的Cu及Si元素含量迅速下降,表明在交界面处自形成阻挡层,抑制了Cu与Si元素之间的扩散.Cu (Ti) /SiO2/Si和Cu (Cr) /SiO2/Si样品漏电流测试结果表明,Cr自形成的阻挡层具有更好的热稳定性.     

a-SiO_x∶H/a-SiO_y∶H多层薄膜微结构的退火行为

采用 PECVD技术在 P型硅衬底上制备了 a- Si Ox∶ H/a- Si Oy∶ H多层薄膜 ,利用 AES和 TEM技术研究了这种薄膜微结构的退火行为 .结果表明 :a- Si Ox∶ H/a- Si Oy∶ H多层薄膜经退火处理形成 nc- Si/Si O2 多层量子点复合膜 ,膜层具有清晰完整的结构界面 .纳米硅嵌埋颗粒呈多晶结构 ,颗粒大小随退火温度升高而增大 .在一定的实验条件下 ,样品在 650℃下退火可形成尺寸大小合适的纳米硅颗粒 .初步分析了这种多层复合膜形成的机理     

快速退火对Pt/BST/Pt电容器结构和性能的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)法在Pt/Ti/SiO2/Si(001)基片上制备了Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜,对Pt/BST/Pt电容器在空气中进行400℃快速退火(RTA)处理,研究了快速退火对Pt/BST/Pt电容器的结构和性能的影响。结果表明:快速退火虽然对BST薄膜的结晶质量影响较小,但却极大改善了Pt/BST/Pt电容器的电学性能。当测试频率为100kHz、直流偏压为0V时,介电损耗从快速退火前的0.07减小到0.03,介电常数和调谐率略有增加。快速退火后负向漏电流过大现象得到了明显抑制,正负向漏电流趋于对称,在300×103V/cm电场强度下,漏电流密度为4.83×10–5A/cm2。     

Cu/Zr-Si-N/Si金属化系统制备及退火气氛对其热稳定性的影响

采用磁控溅射法在n型〈111〉晶向的Si衬底上形成了Zr-Si-N薄膜及Cu/Zr-Si-N/Si金属化系统.将Cu/Zr-Si-N/Si金属化系统样品分别在真空及H2/N2(体积比为1∶9)气氛中800℃退火1h.对Zr-Si-N薄膜和退火后的金属化系统样品进行X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、薄层电阻率及俄歇电子能谱测试与分析.结果表明,Zr-Si-N阻挡层是以ZrN晶体与非晶相Si3N4或其他Si-N化合物的复合结构形式存在.经过两种气氛退火后的样品均没有发生阻挡层失效,但与真空退火相比,H2/N2退火气氛由于不存在残余O2的作用而表现出较低的Cu膜薄层电阻率及较好的Cu/Zr-Si-N/Si界面状态.     

Cu/Zr-Si-N/Si金属化系统制备及退火气氛对其热稳定性的影响

采用磁控溅射法在n型〈111〉晶向的Si衬底上形成了Zr-Si-N薄膜及Cu/Zr-Si-N/Si金属化系统.将Cu/Zr-Si-N/Si金属化系统样品分别在真空及H2/N2(体积比为1∶9)气氛中800℃退火1h.对Zr-Si-N 薄膜和退火后的金属化系统样品进行X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、薄层电阻率及俄歇电子能谱测试与分析.结果表明,Zr-Si-N阻挡层是以ZrN晶体与非晶相Si3N4或其他Si-N化合物的复合结构形式存在.经过两种气氛退火后的样品均没有发生阻挡层失效,但与真空退火相比,H2/N2退火气氛由于不存在残余O2的作用而表现出较低的Cu膜薄层电阻率及较好的Cu/Zr-Si-N/Si界面状态.     

Ge-SiO2薄膜的XPS研究

采用射频磁控溅射技术制备了Ge-SiO2薄膜，在N2气氛下进行300℃到1000℃的退火处理30分钟，对样品进行XPS分析，研究了在不同退火温度下薄膜样品的成分与化学状态，为进一步探讨薄膜的光致发光机理提供了依据。结合XRD谱图分析结构可发现，退火处理对纳米晶粒的形成与长大起着关键作用。随着退火温度的升高，样品中的Si向高价态转化，Ge则向低价态转化；GeO含量在800℃退火样品中为最大，高于800℃退火样品中急剧减少。     

不同温度退火的HfTiON栅介质MOS电容电特性研究

在N2/O2气氛中,使用Ti、Hf靶共反应溅射在衬底Si上淀积一种新型栅介质材料HfTiON,随后分别在N2气氛中600°C和800°C退火2min。电容电压(C-V)特性和栅极漏电流特性测试结果表明,800°C快速热退火(RTA)样品表现出更低的界面态密度、更低的氧化物电荷密度和更好的器件可靠性,这是由于在800°C下的RTA能有效地消除溅射生长过程中导致的损伤,形成高质量、高可靠性的介质/Si界面。     

在浅结工艺中关于漏电流吸杂效应

Si中浅结经离子注入调整阈值后,除非在高温下退火,不然就显示漏电流增加。在超大规模集成电路技术中,高温处理是不合乎要求的。我们发现As和P注入结在背面吸杂处理后,阈值调整注入后的退火温度允许从1100℃降低到950℃,并且可得到一个低漏电流密度。     

国产VDMOS器件总剂量辐射及退火效应研究

本文研究了不同辐射偏置条件下国产VDMOS器件的总剂量辐射损伤及退火效应,探讨了阈值电压、击穿电压、漏电流、导通电阻等重要的电参数随累积剂量、退火时间的变化关系。实验结果表明：阈值电压随着累积剂量的增加反而减小,在高温退火初期继续降低;在100℃退火时,在漏偏置下的击穿电压恢复并超过了辐照前的值,发生了“回弹”现象;VDMOS器件出现了LITB现象;在辐照和退火时,漏电流得到了很好的抑制,导通电阻几乎没有变化。     

Ta2O5高k介电薄膜的制备及其电学性质的研究

用射频磁控溅射法制备了Ta2O5高介电薄膜,并对其进行了退火处理。用C-V,(G/ω)-V和I-V方法研究了Al/Ta2O5/p-Si结构的电学特性,观测到了C-V和(G/ω)-V的频散效应。认为串联电阻、Si/Ta2O5界面的界面态密度、边缘俘获是频散效应的主要原因,提取了界面态密度和边缘俘获电荷的大小。同时也研究了不同的退火温度对这些参数以及漏电流的影响,经600℃退火后,样品的电容最大,俘获电荷密度和漏电流最小,器件的电学性能最佳。     

直流磁控溅射工艺参数对β-FeSi_2薄膜性能的影响

采用室温直流磁控溅射Fe-Si组合靶的方法,经过后续Ar气氛围退火,在单晶Si(111)衬底上生长β-FeSi2薄膜。研究了溅射功率、工作气压、Ar气流量、沉积时间等工艺参数对β-FeSi2薄膜结构特性及电学特性的影响,通过Raman、Hall、X射线衍射(XRD)等测试对其性能进行表征,对工艺参数进行了优化,在溅射功率为80W、工作气压为1.3Pa和Ar气流量为35SCCM时溅射沉积Fe-Si薄膜,不仅可以得到单一相的β-FeSi2,而且薄膜结晶质量较好。最终,在上述实验条件下制备得到的未掺杂的β-FeSi2薄膜是n型导电的,β-FeSi2薄膜中载流子浓度约为3.3×1016cm-3,迁移率为381cm2/Vs。     

注F MOSFET漏电流的辐照和退火行为

分析研究了不同偏置辐照和退火条件下，Ｐ沟和Ｎ沟ＭＯＳＦＥＴ的漏电流变化特性。结果表明，ＰＭＯＳＦＥＴ的辐射感生漏电流与栅偏压的依赖关系类似于辐照陷阱电荷的栅偏压关系；注ＦＰＭＯＳＦＥＴ的辐射感生漏电流增长小于未注Ｆ样品；ＮＭＯＳＦＥＴ辐照后漏电流随时间的退火呈现下降、重新增长和趋于饱和的特征，注Ｆ对退人过程中漏电流的重新增长有一定的抑制作用。     

不同气氛保护下退火制备的CuO/SiO2复合薄膜微观结构分析

采用射频磁控共溅射法在Si(111)衬底上沉积Cu/SiO2复合薄膜.然后在N2和NH3保护下高温退火,再于空气中自然冷却氧化,制备出CuO结构,并对其微观结构进行分析.N2保护下退火温度为1100℃时样品中主晶相为立方晶系的CuO(200)晶面,薄膜样品表面出现纳米线状结构,表面组分主要包括Cu,O元素,冷却氧化形成CuO/SiO2复合薄膜.NH3气氛保护下退火,随着退火温度的升高,CuO由单斜晶相逐渐转变为立方晶相,CuO薄膜结晶质量提高.样品于900℃和1100℃退火后,形成有序散落的微米级颗粒,前者由粒状团簇组成,颗粒表面比较粗糙;后者由片融状小颗粒融合而成,颗粒表面比较光滑.