SiO2/Ta界面反应及其对铜扩散的影响

利用磁控溅射方法在表面有SiO2层的Si基片上溅射Ta/NiFe薄膜,采用X射线光电子能谱(XPS)研究了SiO2/Ta界面以及Ta5Si3标准样品,并进行计算机谱图拟合分析.实验结果表明在制备态下在SiO2/Ta界面处发生了热力学上有利的化学反应:37Ta+15SiO2=5Ta5Si3+6Ta2O5,界面处形成更稳定的化合物新相Ta5Si3、Ta2O5.在采用Ta作阻挡层的ULSI铜互连结构中这些反应产物可能有利于对Cu扩散的阻挡.     

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。     

CuPc/SiO2表面界面的电子状态研究

利用热生长工艺和热蒸发方法分别获得CuPc和SiO2薄膜层,通过原子力显微镜和X射线光电子能谱对其表面界面电子状态进行了研究,并采用高斯拟合方法对各谱进行了详细分析.结果表明,在氧原子的作用下,N1s,C1s,O1s 和Cu2p都经受了一定的化学位移,从而使得各原子间的相互作用强度有所改变,这是导致OFET性能劣化的重要原因之一.对OFET而言,采用溅射工艺制备的SiO2层应比热氧化生长的SiO2层更合适.     

CuPc/SiO2的表面界面电子状态研究

本文通过热生长工艺和热蒸发方法分别获得CuPc和SiO2薄膜层，通过原子力显微镜和x射线光电子能谱对其表面界面电子状态进行了研究，并采用高斯拟合的方法对各谱进行了详细的分析。研究结果表明，在氧原子的作用下，N1s, C1s, O1s 和Cu2p都经受了一定的化学位移，从而使得各原子间的相互作用强度有所改变，这可能是导致OFET性能劣化的重要原因之一。结果也表明，对OFET而言，采用溅射工艺制备的SiO2层应比热氧化生长的SiO2层的OFET要更合适。     

ZrN扩散阻挡层与SiCON低k介质界面特性XPS研究

对ZrN扩散阻挡层与SiCON低k介质(k=2.35)的界面特性进行了XPS分析。实验结果表明,刚淀积的样品中ZrN与SiCON薄膜之间有一定程度的相互扩散并形成界面区。在界面区内Zr与SiCON薄膜中O及N元素相互作用成键,表明ZrN/SiCON界面有良好的黏附性能。400℃退火后,除受表面氧化作用干扰的O和N元素外,未观察到界面中其他元素Zr,Si和C有新的扩散,说明界面稳定性很好。     

超薄Ru/TaN双层薄膜作为无籽晶铜互连扩散阻挡层

研究了钌（Ru) /氮化钽（TaN）双层结构对铜的扩散阻挡特性，在Si (100）衬底上用离子束溅射的方法沉积了超薄Ru/TaN以及Cu/Ru/TaN薄膜，在高纯氮气保护下对样品进行快速热退火，用X射线衍射、四探针以及电流-时间测试等表征手段研究了Ru/TaN双层结构薄膜的热稳定性和对铜的扩散阻挡特性. 同时还对Ru/TaN结构上的铜进行了直接电镀. 实验结果表明Ru/TaN双层结构具有优良的热稳定性和扩散阻挡特性,在无籽晶铜互连工艺中有较好的应用前景.     

超薄W-Si-N 作为铜与硅之间的扩散阻挡层

研究了W-Si-N三元化合物对铜的扩散阻挡特性.在Si(100)衬底上用离子束溅射方法淀积W-Si-N,Cu/W-Si-N薄膜,样品经过高纯氮气保护下的快速热退火,用俄歇电子能谱原子深度分布与X射线衍射以及电流-电压特性测试等方法研究了W-Si-N薄层的热稳定性与对铜的阻挡特性.实验分析表明W-Si-N三元化合物具有较佳的热稳定性,在800℃仍保持非晶态,当W-Si-N薄层的厚度仅为6nm时,仍能有效地阻挡铜扩散.     

超薄W-Si-N作为铜与硅之间的扩散阻挡层

研究了W- Si- N三元化合物对铜的扩散阻挡特性.在Si ( 10 0 )衬底上用离子束溅射方法淀积W- Si- N ,Cu/W- Si- N薄膜,样品经过高纯氮气保护下的快速热退火,用俄歇电子能谱原子深度分布与X射线衍射以及电流-电压特性测试等方法研究了W- Si- N薄层的热稳定性与对铜的阻挡特性.实验分析表明W- Si- N三元化合物具有较佳的热稳定性,在80 0℃仍保持非晶态,当W- Si- N薄层的厚度仅为6nm时,仍能有效地阻挡铜扩散     

超薄Ru/TaN双层薄膜作为无籽晶铜互连扩散阻挡层

研究了钌(Ru)/氮化钽(TaN)双层结构对铜的扩散阻挡特性,在Si(100)衬底上用离子束溅射的方法沉积了超薄Ru/TaN以及Cu/Ru/TaN薄膜,在高纯氮气保护下对样品进行快速热退火,用X射线衍射、四探针以及电流-时间测试等表征手段研究了Ru/TaN双层结构薄膜的热稳定性和对铜的扩散阻挡特性.同时还对Ru/TaN结构上的铜进行了直接电镀.实验结果表明Ru/TaN双层结构具有优良的热稳定性和扩散阻挡特性,在无籽晶铜互连工艺中有较好的应用前景.     

Au/Zn/Au/p-In P欧姆接触的界面研究

研究了离子束溅射制备的Au/Zn/Au/p-InP欧姆接触的界面特性.在480℃退火15s比接触电阻达到最小,为1.4×1 0-5 Ω·cm 2.利用俄歇电子能谱(AES)和X射线光电子能谱(XPS)研究了接触界面的冶金性质.实验结果表明,在室温下InP中的In就可以扩散到接触的表面,退火后可与Au形成合金.退火后,Zn的扩散可以在p-InP表面形成重掺杂层,从而降低接触势垒高度,减小势垒宽度,有助于欧姆接触的形成;在接触与p-InP的界面产生一个P聚集区,同时Au与InP反应生成Au2P3,其P的2p3/2电子的结合能约为129.2 eV.     

以注氮SiO_2作为铜互连技术中的新型阻挡层

采用给 PECVD Si O2 中注入氮的方法 ,形成一薄层氮氧化硅 ,以此作为一种新型的扩散阻挡层 .不同热偏压条件下的 C- V测试结果和 XPS分析结果表明 ,该方法能起到对铜扩散的有效阻挡作用     

AFM and XPS Study on the Surface and Interface States of CuPc and SiO2 Films

利用热生长工艺和热蒸发方法分别获得CuPc和SiO2薄膜层,通过原子力显微镜和X射线光电子能谱对其表面界面电子状态进行了研究,并采用高斯拟合方法对各谱进行了详细分析.结果表明,在氧原子的作用下,N1s,C1s,O1s 和Cu2p都经受了一定的化学位移,从而使得各原子间的相互作用强度有所改变,这是导致OFET性能劣化的重要原因之一.对OFET而言,采用溅射工艺制备的SiO2层应比热氧化生长的SiO2层更合适.     

Ta/NiFe/Cu/NiFe/FeMn/Ta自旋阀多层膜的X射线光电子能谱的研究

实验表明：Ta／NiFe／FeMn／Ta多层膜的交换耦合场(Hex)要大于Ta／NiFe／Cu／NiFe／FeMn／Ta自旋阀多层膜中的以Hex。为了寻找其原因，用X射线光电子能谱(XPS)研究了Ta(12nm)／NiFe(7nm)，Ta(12nm)／NiFe(7nm))／Cu(4nm)和Ta(12nm)／NiFe(7nm)／Cu(3nm)／NiFe(5nm)3种样品，研究结果表明，前两种样品表面无任何来自下层的元素偏聚；但在第3种样品最上层的NiFe表面上，探测到从下层偏聚上来的Cu原子。我们认为：Cu在NiFe／FeMn层间的存在是Ta／NiFe／Cu／NiFe／FeMn／Ta自旋阀多层膜的Hex低于Ta／NiFe／FeMn／Ta多层膜Hex的一个重要原因。     

铜布线工艺中阻挡层钽膜的研究

从钽膜质量的角度研究了用溅射方法在硅衬底上得到的 60 nm钽膜对铜硅互扩散的阻挡效果 ,钽膜的质量通过对硅衬底的表面处理以及钽膜的淀积速率来控制。研究发现 ,适当的硅衬底表面处理对钽膜是否能产生良好的防扩散能力起着关键的作用。本研究还得到了能有效阻挡铜硅接触的钽膜的淀积速率。     

钽薄膜淀积速率与阻挡效果的研究

在硅衬底上用不同淀积速率溅射得到了 60 nm厚钽薄膜作为铜布线工艺中的扩散阻挡层。样品在退火前后 ,用二次离子质谱仪 (SIMS)对钽膜的阻挡效果进行鉴定 ,原子力显微镜 (AFM)分析了钽薄膜的形貌结构。研究发现不同淀积速率制作的钽膜由于其结构的差异对铜硅互扩散有着不同的阻挡效果 ,并提出样品在退火时 ,薄膜晶粒的重结晶过程是导致阻挡层失效的重要因素之一     

ZrO2/SiO2双层膜膜间渗透行为初步研究

用溶胶-凝胶技术,采用提拉镀膜法在K9玻璃基片上镀制了ZrO2/SiO2双层膜和SiO2/ZrO2双层膜,研究了这两种膜层之间的渗透问题。用X射线光电子能谱仪(XPS)测量了薄膜的成分随深度方向的变化,用反射式椭偏仪对X射线光电子能谱仪测得的实验结果进行模拟与验证。结果表明,用X射线光电子能谱仪测得的实验结果建立的椭偏模型,模拟出来的椭偏曲线和用椭偏仪测量出来的椭偏曲线十分吻合;对于ZrO2/SiO2双层薄膜,膜层间的渗透情况不是很严重,在薄膜界面处薄膜的成分比变化非常明显,到达一定深度后薄膜的成分不再随深度的变化而变化;SiO2/ZrO2双层膜膜层界面间的渗透十分严重,渗透层的深度比较大,底层几乎发生了完全渗透。     

Study on the mechanism of perpendicular magnetic anisotropy in Ta/CoFeB/MgO system

The mechanism of perpendicular magnetic anisotropy (PMA) in a MgO-based magnetic tunnel junction (MTJ) has been studied in this article. By comparing the magnetic properties and elementary composition analysis for different CoFeB-based structures, such as Ta/CoFeB/MgO, Ta/CoFeB/Ta and Ru/CoFeB/MgO structures, it is found that a certain amount of Fe-oxide existing at the interface of CoFeB/MgO is helpful to enhance the PMA and the PMA is originated from the interface of CoFeB/MgO. In addition, Ta film plays an important role to enhance the PMA in Ta/CoFeB/MgO structure.