预填充聚苯乙烯控制SiO_2/ZrO_2薄膜膜间渗透

提出预填充方式控制膜间渗透,采用聚苯乙烯(PS)对低折射率SiO2膜内孔隙进行预填充,镀第2层ZrO2后再于甲苯中洗脱,恢复孔隙率以实现膜间防渗透。采用椭偏仪、紫外-可见光分光光度计、原子力显微镜(AFM)和光学显微镜对薄膜进行表征,研究了预填充PS前后的溶胶-凝胶SiO2/ZrO2薄膜膜间渗透与激光辐照损伤。结果表明,单层SiO2填充PS后膜面均方根粗糙度由4.164 nm下降为1.983 nm,折射率由1.1474增加到1.358 3,在甲苯中浸泡15 min后可完全清除PS。PS填充后的SiO2/ZrO2双层膜清洗1 h后,可使填充了PS的SiO2层的平均折射率由1.36降为1.29(未填充区域为1.38),透光率峰值提高(1～2)%。利用Nd:YAG激光器(1.064μm,8.1 ns)对SiO2/ZrO2双层膜进行了损伤阈值的测试,结果表明经PS填充并清洗后损伤阈值降低了8 J/cm2,但两者损伤形貌均为熔融型。     

SiO_2/VO_x多层复合薄膜的结构与性能研究

采用射频磁控溅射法,在普通玻璃基片上成功制备了SiO2/VOx多层复合薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、紫外可见光分光光度计(UV-Vis)和X射线光电子能谱仪(XPS)研究了薄膜的物相、热致相变特性及V的价态。结果表明,薄膜中VO2晶体具有(110)择优取向生长;SiO2底膜有助于多层复合薄膜中VO2相结晶度的提高,可使V4+摩尔分数由53.9%提高至66.0%;同时,SiO2增透膜的增透效果明显,增透膜沉积时间为60 min时,可使SiO2/VOx/SiO2多层复合薄膜可见光透过率提高至51%;制得的SiO2/VOx/SiO2多层复合薄膜具有较好的热致相变特性。     

SiO2和ZrO2薄膜光学性能的椭偏光谱测量

用溶胶-凝胶工艺在碱性催化条件下,采用旋转镀膜法在K9玻璃上分别制备了性能稳定的单层SiO2薄膜与单层ZrO2薄膜。用反射式椭圆偏振光谱仪测试了薄膜的椭偏参数,并用Cauchy模型对椭偏参数进行数据拟合,获得了溶胶-凝胶SiO2与ZrO2薄膜在300~800 nm波段的色散关系。用紫外-可见分光光度计测量了薄膜的透射率,并与用椭偏仪换算出来的结果相比较;用原子力显微镜观察了薄膜的表面微结构,并讨论表面微结构与薄膜光学常数之间的关系。分析结果表明,Cauchy模型能较好的描述溶胶-凝胶薄膜的光学性能,较详细的得到了薄膜的折射率,消光系数等光学常数随波长λ的变化规律;薄膜光学常数的大小与薄膜的微结构有关。     

单层SiO2和ZrO2薄膜激光辐照损伤的对比

分别采用物理气相沉积和溶胶-凝胶技术在K9基片上镀制了4块光学厚度相近的SiO2和ZrO2单层膜.分别采用椭偏仪、透射式光热透镜和原子力显微镜对两类薄膜的孔隙率、热吸收和微观表面形貌进行了表征;利用Nd:YAG激光器测试了样品的激光损伤阈值(LIDT;1064 nm/8.1 ns),并用光学显微镜观察了两类薄膜的损伤形...     

磁控溅射制备磁性多层膜中SiO2/Ta界面的研究

磁性多层膜常用磁控溅射的方法制备，并且以金属Ta做为缓冲层。本研究利用这种方法在单晶硅基片上沉积了Ta/NiFe/Ta薄膜。采用X射线光电子能谱（XPS）对该薄膜进行了深度剖析，并且对获得的Ta4f和Si2p的高分辩率XPS谱进行计算机谱图拟合分析。结果表明：磁控溅射这种高能量制膜技术导致了在SiO2/Ta界面处发生了化学反应：15SiO2 37Ta=6Ta2O5 5Ta5Si3，该反应使得界面有“互混层”存在，从而导致诱发NiFe膜（111）织构所需的Ta缓冲层实际厚度的增加。从本研究还可以看出XPS是表征磁性薄膜界面化学状态的一种有利工具。     

不同制备工艺下氧化硅和氧化铪薄膜的椭偏光谱

椭偏技术是一种分析表面的光学方法,通过测量被测对象(样品)反射出的光线的偏振状态的变化情况来研究被测物质的性质。结合XRD和原子力显微镜等方法,利用椭圆偏振光谱仪测试了单层SiO2薄膜(K9基片)和单层HfO2薄膜(K9基片)的椭偏参数,并用Sellmeier模型和Cauchy模型对两种薄膜进行拟合,获得了SiO2薄膜和HfO2薄膜在300～800 nm波段内的色散关系。用X射线衍射仪确定薄膜结构,用原子力显微镜观察薄膜的微观形貌,分析表明:SiO2薄膜晶相结构呈现无定型结构,HfO2薄膜的晶相结构呈现单斜相结构;薄膜光学常数的大小和薄膜的表面形貌有关;Sellmeier和Cauchy模型较好地描述了该波段内薄膜的光学性能,并得到薄膜的折射率和消光系数等光学常数随波长的变化规律。     

脉冲反应磁控溅射氧化钒薄膜的光谱椭偏研究

采用脉冲直流反应磁控溅射技术在不同的占空比条件下制备了氧化钒薄膜.利用X射线光电子能谱仪测定了薄膜的组分,用光谱椭偏仪在300～850 nm的波长范围内对薄膜的光学性质进行了研究.实验结果表明降低占空比具有促进金属钒氧化的作用,而通过采用Tauc-Lorentz谐振子色散模型结合有效介质近似模型对椭偏参数ψ和△进行拟合,得到了较为理想的拟合结果.薄膜的复折射率和透过率均由椭偏拟合结果确定,结果发现占空比的下降,导致了可见光范围内薄膜折射率和消光系数的降低以及透过率的提高.     

TiO2/SiO2纳米多层膜光学特性研究

采用磁控溅射方法在玻璃基底上制备了TiO2／SiO2纳米多层膜,用椭偏仪测试了薄膜的厚度和折射率。黑体实验研究表明,TiO2／SiO2纳米多层膜在800nm～1600nm区域内对红外线的吸收较好,且吸收率随着温度的升高而增大。红外光谱研究表明, TiO2／SiO2纳米多层膜在2300cm-1～2900cm-1区域内对红外线的吸收较好。     

硅基3C-SiC的热氧化机理

采用低压化学气相沉积(LPCVD)方法在Si(100)衬底上外延生长3C-SiC.利用干氧氧化方法对生长的SiC层进行了热氧化,氧化温度为1050℃.采用X射线光电子能谱仪(XPS),结合Ar 溅射技术,在不同的溅射时间下,对氧化生长的SiO2层及SiO2/SiC界面层的化学键和组成成分进行了深度谱分析,在此基础上提出了热氧化模型,探讨了3C-SiC的热氧化机理.     

TiO2薄膜的宽光谱特性椭偏法研究

为了获得TiO2薄膜的光学常数,采用德国SENTECH生产的SE850宽光谱反射式光谱型椭偏仪,测量和分析了用光控自动真空镀膜机沉积在K9玻璃上的单层TiO2薄膜,得到了TiO2薄膜在300nm~2500nm宽谱上的光学常数曲线和薄膜厚度.根据TiO2的薄膜特性及成膜特点,考虑了表面粗糙层和界面层对薄膜性能的影响,建模时采用Cauchy指数模型和Tauc-Lorentz模型,对建立的各种模型测量得到的数据进行了分析和比较.结果表明,模型基底/Tauc-Lorentz模型/表面粗糙层可以得到最小的均方差为0.5544,得到的TiO2薄膜的厚度的测量值与TFCalc软件的计算值最接近.该研究结果对TiO2薄膜多层膜膜系设计和制备有参考价值.     

ULSI Cu互连CoSiN扩散阻挡薄膜的研究

CoSiN薄膜可以作为超大规模集成电路Cu布线互连材料使用。利用磁控溅射技术制备了CoSiN/Cu/CoSiN/SiO2/Si薄膜,利用四探针测试仪、薄膜测厚仪、原子力显微镜、X射线光电子能谱仪等来检测多层膜电阻率、薄膜厚度、表面形貌、元素含量及价态等。考察亚45 nm级工艺条件下CoSiN薄膜对Cu的扩散阻挡性能。实验结果表明,在氩气气氛条件下经500℃,30 min热退火处理后多层膜的电阻率和成分没有发生明显变化,CoSiN薄膜能够保持良好的铜扩散阻挡性能;经600℃,30 min热退火处理后,Cu大量出现在表面,CoSiN薄膜对Cu失去扩散阻挡性能。     

非晶态SiO2过渡层对生长C轴取向LiNbO3薄膜的影响

采用磁控溅射方法,在Si衬底和LiNbO3薄膜之间引入SiO2过渡层制备LiNbO3薄膜。采用X射线衍射（XRD〉、傅里叶变换红外吸收光谱（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）对LiNbO3薄膜的结晶取向、组成成分和表面形貌进行了表征,重点研究了非晶态SiO2过渡层对LiNbO3薄膜C轴取向的影响。结果表明,非晶态S...     

Thermal stability of Hfl'aON films prepared by physical vapor deposition

We investigate the thermal stability of HfTaON films prepared by physical vapor deposition using high resolution transmission electronic microscope (HRTEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results indicate that the magnetron-sputtered HtTaON films on Si substrate are not stable during the post-deposition an-healing (PDA). HfTaON will react with Si and form the interfacial layer at the interface between HfTaON and Si substrate. Hf-N bonds are not stale at high temperature and easily replaced by oxygen, resulting in significant loss of nitrogen from the bulk film. SiO2 buffer layer introduction at the interface of HfTaON and Si substrate may effec-tively suppress their reaction and control the formation of thicker interfacial layer. But SiO2 is a low k gate dielectric and too thicker SiO2 buffer layer will increase the gate dielectric's equivalent oxide thickness. SiON prepared by oxidation of N-implanted Si substrate has thinner physical thickness than SiO2 and is helpful to reduce the gate dielectric's equivalent oxide thickness.     

准分子脉冲激光沉积法制备的ZrO2薄膜结构和电学性能的研究

采用准分子脉冲激光沉积法 (PLD)分别在Pt/Ti/SiO2 /Si和SiO2 /Si衬底上制备了ZrO2 薄膜 ,采用扩展电阻法 (SRP)研究了薄膜纵向电阻分布 ;采用X射线衍射法 (XRD)研究了衬底温度对ZrO2 薄膜结晶性能的影响 ;精确测试了薄膜的表面粗糙度 ;讨论了薄膜结晶性能与其电学I V特性之间的关系。     

Study for infrared spectroscopic ellipsometric properties of diamond films

Spectroscopic ellipsometric measurements in infrared region (2.5 - 12.5 μm) are carried out to characterize the structure and quality of diamond films grown by microwave plasma chemical vapor deposition (MPCVD) and hot filament chemical vapor deposition (HFCVD), respectively. It is found that the establishnent of appropriate models has the strongest influence on the fit of ellipsometric spectra. The best fit is achieved for MPCVD film with a 77.5-nm middle layer of SiO2, and for HFCVD film with an 879-nm rough surface layer included by Bruggeman effective medium approtimation (EMA). Finally the refractive index and the extinction coefficient are calculated for both films, the results show that the film grown by MPCVD is optically much better than that grown by HFCVD at infrared wavelengths.     

SiO2-TiO2溶胶-凝胶薄膜的激光致密化研究

为了研究激光直写技术在薄膜器件成型工艺中的应用,采用波长为1.07μm的连续光纤激光器对SiO2/Si基表面SiO2-TiO2多孔溶胶-凝胶薄膜进行致密化的方法,得到了激光功率密度对薄膜收缩率的影响规律以及热处理温度对薄膜的激光致密化功率密度阈值和厚度变化的影响结果.结果表明,薄膜收缩率随着激光功率密度的增加而增大.薄膜热处理温度越高,激光致密化功率密度阈值越高,达到薄膜致密化极限需要的激光能量越大.激光致密化机制是通过硅衬底吸收激光能量,然后以热传导的形式加热溶胶-凝胶疏松薄膜,实现薄膜致密化.     

Real-time carbon content control for PECVD ZrO/sub 2/ thin-film growth

We present a methodology for real-time control of thin-film carbon content in a plasma-enhanced metal-organic chemical vapor deposition process using combination of online gas phase measurements obtained through optical emission spectroscopy and off-line (ex situ) measurements of film composition obtained via X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Initially, an estimation model of carbon content of ZrO/sub 2/ thin films based on real-time optical emission spectroscopy data is presented. Then, a feedback control scheme, which employs the proposed estimation model and a proportional-integral controller, is developed to achieve carbon content control. Using this approach, a real-time control system is developed and implemented on an experimental electron cyclotron resonance high-density plasma-enhanced chemical vapor deposition system to demonstrate the effectiveness of real-time feedback control of carbon content. Experimental results of depositions and XPS analysis of deposited thin films under both open-loop and closed-loop operations are shown and compared. The advantages of operating the process under real-time feedback control in terms of robust operation and lower carbon content are demonstrated.