Si_3N_4陶瓷材料的构筑及缺陷结构研究进展

Si_3N_4陶瓷作为结构陶瓷,以其优越的热力学稳定性能、化学稳定性能、机械性能及低密度结构等优点,在工程施工、电子元件、电工制品等领域具有广泛的应用价值。但Si_3N_4陶瓷材料在制备过程中具有杂质增强相凝聚、大晶体凸出、多大气孔等研究瓶颈,结合实际工程应用对Si_3N_4陶瓷材料本征缺陷及电子结构进行综述。系统阐述了国内外Si_3N_4陶瓷材料的研究现状及应用前景,介绍了当前Si_3N_4陶瓷材料的合成技术、研究方法等。根据工程材料的性能要求与缺陷标准,着重展望了Si_3N_4陶瓷材料在电子元件领域的应用前景与发展方向。     

硅的局部氧化

在半导体器件工艺中为了得到部分地或全部嵌埋于硅衬底中的一定厚度的氧化图形,硅的局部氧化(LOCOS)是很重要的技术。按下列方法可分三种基本的 LOCOS 结构。用 SiO_2—Si_3N_4夹层作掩模时,氧化图形的边缘没有单纯用 Si_3N_4边缘那么陡。介绍了用氧化物—氮化物夹层结构的新的工艺特点。称为LOCOS—Ⅱ的方法是用控制下腐蚀和嵌埋的氧化图形,以达到制作很好的扩散限制区。     

LPCVD-Si_3N_4在铝下钝化工艺中的应用

由于Si_3N_4薄膜具有结构致密,介电强度高,介电常数大、化学性能稳定等优点,因此Si_3N_4薄膜在大规模集成电路制造工艺中具有很重要的用途,它在局部氧化工艺中作为场氧化掩膜,在高温下能掩蔽B、Al、As、O等杂质扩散,能有效地防止N~+、K~+等离子的沾污,更是它突出的优点,因此它是一种较为理想的扩散掩膜和钝化膜     

用快原子轰击质谱法研究Si_3N_4-GaAs薄膜的深度分布

利用快原子轰击质谱分析技术(FAB-MS)研究了Si_3N_4-GaAs薄膜的剖面分布.根据获得的硅离子电流纵向分布曲线,可以计算出Si_3N_4薄膜的厚度及观察过渡区的分布情况.还利用在不同质量处获得的离子电流曲线及相应于峰值的质谱图,研究了薄膜表面及界面的杂质沾污情况.FAB-MS有助于改进出Si_3N_4薄膜的生长工艺,特别是为原材料选择、清洗条件、腐蚀条件、沾污控制等提供了依据,从而生长出纯度和厚度符合要求的Si_3N_4薄膜.     

GaAs—AlGaAsDH激光器的镜面保护

本文介绍了一种GaAs-AlGaAs DH LD镜面保护的方法,即通过射频溅射Al_2O_3或Si_3N_4膜在镜面上获得半波厚度的介质包复膜。并对溅射工艺和溅射对LD的PN结特性的影响进行了摸索,从而找出较理想的工艺条件。同时,将射频溅射的Si_3N_4半波厚度膜用于GaAs—AiGaAs DH LD的镜面保护,经过镜面保护的LD在寿命考核中得到较好的效果。     

Si3N4陶瓷与金属的真空扩散焊

本文在对多种合金系统的中间层广泛试验的基础上,着重对几种铝合金用作Si_3N_4/钢真空扩散焊的中间层进行了筛选试验,认为Al—5％Si作为中间层的接头强度最好。较适当的焊接工艺条件是:扩散焊温度823K,压力60MPa,保温时间1800s。此时,接头中基本上不存在脆性相,剪切试验时是Al—5％Si层本身被剪断,说明两侧连接界面都是有较高的强度。通过SEM接头元素分析,断口X光衍射分析和热力学计算确认中间层与Si_3N_4之间的连接是通过:4Al+Si_3N_4=4AlN+3S_i这一化学反应实现的。     

氮化硅表面钝化及等离子体腐蚀技术在中小规模电路生产中的应用

引言 氮化硅膜是一种比较理想的表面钝化材料,受到了普遍地重视。但是由于纯度较高的Si_3N_4直接光刻比较困难,因此使用还不普遍。我们利用等离子体腐蚀技术直接刻蚀Si_3N_4并将这一技术用于中小规模电路的生产。一年来组件的成品率和可靠性均有明显的提高,为中小规模集成电路使用Si_3N_4表面钝化作了初步的工作。     

台面钝化工艺

大多数半导体器件和单片集成电路系采用平面工艺制做。台式器件比平面器件有许多优点,且可获得平面工艺所不能得到的特殊性能。然而,台式技术产生无掩蔽的结,且无实用的钝化方法予以完全保护。一种新的工艺结合了台式和平面工艺,即氮化硅(Si_3N_4)掩蔽、热氧化、扩散后形成台面的工艺称为 SIMTOP。工艺过程基本如下:Si_3N_4薄层淀积到硅片上。利用光刻和适当的腐触剂腐触 Si_3N_4以形成所希望的几何形状。然后腐蚀硅以形成台面。如果硅材料是〈100〉     

在InP表面淀积Si_3N_4薄膜的研究

本文报导了用CVD的方法在InP、InGaAsP四元层表面淀积Si_3N_4薄膜的工艺。并对影响Si_3N_4薄膜的淀积速率、折射率、腐蚀速率的各种因素进行了实验和分析。实验结果表明:用该方法所淀积的Si_3N_4薄膜,重复性、均匀性都较好,该薄膜已较好地用于激光器的研制中,作为窄条光刻腐蚀保护膜和扩散掩蔽膜,得到了理想的效果。     

射频反应溅射Si_3N_4薄膜的性质和表面钝化作用

射频反应溅射Si_3N_4薄膜的光学和电学性质,与制备条件有密切的关系.对Si_3n_4膜的折射率、红外吸收带、相对介电常数、淀积速率和腐蚀速度随溅射电压和混合气体(Ar和N_2)组份的变化规律作了研究.指出,在最佳溅射条件下的电场作用和电子、负离子对硅器件表面SiO_2层的轰击造成的热作用,有利于加速Si_3N_4膜对存在于SiO_2层中的Na~+的吸取和捕集过程,使硅器件的光学特性和稳定性获得显著的改善.而且,由于淀积时的基片表面温度低,可以利用常用的光刻胶掩蔽,进行定域淀积,简化了Si_3N_4膜的光刻腐蚀工艺.     

多用途LPCVD/PECVD薄膜淀积设备的试制与其薄膜性能的研究

本文介绍一种经济、实惠、多用途LPCVD与PECVD淀积Si_3N_4薄膜设备,该设备结构简单,性能稳定,对集成电路以及微电子器件的科研和生产具有相当的灵活性.文章中对该设备的设计和结构进行了描述,并对该设备用不同方法所淀积的Si_3N_4薄膜的性能进行了测试和分析.最后对进一步开发该设备的应用给予说明     

SIMNI/SOI结构的高温工艺稳定性

SIMNI样品在不同温度下作不同时间的N_2,O_2,H_2+ O_2的退火、氧化或外延,以考察SIMNI/SOI结构的工艺稳定性.不同注入剂量的 SIMNI样品在 1000-1200℃的 H_2气氛中烘烤,以考祭高温H_2对该结构的影响.实验结果表明,在高温下,N_2、O_2、H_2+O_2等工艺气氛中,SIMNI结构的电学性质、埋层厚度等都稳定可靠;高温H_2对SIMNI结构的表层Si和埋层Si_3N_4 都有损伤作用.实验指出,提高注N~+剂量有助于提高SIMNI/SOI结构在高温H_2中的稳定性.该结果对 SIMNI/SOI器件工艺和外延工艺有一定的指导意义.     

激光引发化学气相合成Si3N4超细粉末

本文讨论了激光引发NH_3/SiH_4系统的化学气相合成高纯Si_3N_4超细粉未的实验参数和反应条件。在参考实验条件下,制备出粒径20nm、均匀球形、纯度98％的Si_3N_4粉末。     

Si_3N_4膜气相淀积的最佳工艺条件的选择和应用

本文通过对LPCVD生长高温Si_3N_4膜的反应过程和机理进行了详细的分析,并着重讨论了反应源在一定的温度分布、压力和气流条件下,进行化学气相淀积时的各种关系,然后通过正交试验方法,找出最佳的温度分布、压力和气流的工艺条件,获得了质量高、均匀性好的Si_3N_4膜.并达到了国际上同类产品的先进水平.对一年多来在LPCVD生长近四万片的Si_3N_4膜用于双极型器件中,与常压CVD作了对比,Si_3N_4膜的合格率提高了33.2％,生产效率提高了一个数量级以上,对器件的合格率和可靠性有明显的贡献,已取得了显著的经济效益.     

氧化物隔离等平面工艺及其应用

本文描述了用于双极集成电路制造的氧化物隔离等平面Ⅰ工艺过程。隔离氧化是用Si_3N_4膜掩蔽、由低温、高压水汽氧化实现的。为解决很薄的外延层及开槽氧化所带来的困难提出了一系列措施,使氧化物隔离等平面工艺成功地应用于全温度、全电压补偿的ECL100K系列和LSTTL系列集成电路的研制中,获得了预期的性能改善。     

在GaAs和InP晶片上用PECVD法淀积Si_3N_4膜

本文报导用PECVD法成功地在GaAs和InP晶片上制作了Si_3N_4膜。文中给出了不同射频功率、淀积温度及Si/N比条件下所得到的淀积速率、薄膜折射率及腐蚀速率等主要实验数据。首次报导直接利用椭圆偏振光测厚仪测量GaAs和InP衬底上所淀积的Si_3N_4膜,同时用红外透射光谱分析了Si_3N_4膜。     

电子辐射对Si_3N_4结构的作用

以前的研究表明,高能电子束只对α-Si_3N_4产生辐射损伤。而对β—Si_3N_4不产生辐射损伤。本研究表明,高能电子束对于β—Si_3N_4虽然不象对于α-Si_3N_4那样,产生较严重的辐射损伤,但也可以产生损伤。我们对这种结构损伤进行高分辨电子显微镜观察,并且在原子水平上进行了研究。研究结果指出,高能电子     

光刻工艺中Si_3N_4膜的化学腐蚀

本文讨论了光刻工艺中Si_3N_4膜的几种化学腐蚀的工艺、原理及影响化学腐蚀的一些因素,并对干法化学腐蚀与湿法化学腐蚀进行了较为详细的比较。     

氮离子注入形成Si_3N_4埋层构成的SiO_2/Si/Si_3N_4/Si多层结构的研究

本文通过 C(V)特性测定、扩展电阻测定及 TEM实验研究了SiO_2/表层硅/Si_3N_4/体硅多层结构各界面的性质、结构随热处理的变化等,并在此基础上提出了这一系统的纵向结构的图象.     

用双光束激发改进纳米Si_3N_4激光合成工艺

氮化硅(Si_3N_4)是优良的陶瓷材料,应用十分广泛。本文论述了激光诱导化学气相沉积法制备纳米Si_3N_4的工作原理,提出了减少游离硅的措施,采用双光束激发制备得到了超微的、非晶纳米 Si_3N_4粉体。