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.     

多层结构ISFET传感器特性的研究

本文着重研究了Si3N4/SiO2,Ta2O5/SiO2,Ta2O5/Si3N4/SiO2,Ta2O5/NAS/Si3N4/SiO2等多层介质结构H -ISF ET传感器的特性,给出了实验结果,并做了必要的分析讲座.     

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。     

LiNbO3/SiO2/Si薄膜的蓝光发射

采用射频磁控溅射方法制备了LiNbO3/SiO2/Si薄膜.通过X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和傅立叶变换红外吸收光谱(FT-IR)对薄膜的物相、晶体取向和成分进行了表征.采用荧光分光光度计研究了LiNbO3/SiO2/Si薄膜的光致发光.研究结果表明:在280 nm激发光的激发下,LiNbO3/SiO2/Si薄膜在室温下发射470 nm的蓝光,来源于LiNbO3薄膜与SiO2层界面处自捕获激子的辐射复合,发现在SiO2/Si薄膜上生长LiNbO3薄膜调制SiO2/Si薄膜的发光机制.     

衬底对钛酸铋铁电薄膜生长及性能的影响

采用溶胶–凝胶工艺在Si和Pt/Ti/SiO2/Si两种衬底上制备了Bi4Ti3O12铁电薄膜,研究了衬底对Bi4Ti3O12铁电薄膜生长及性能的影响。研究表明:Pt/Ti/SiO2/Si基Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化较高但易出现焦绿石相,而Si基Bi4Ti3O12薄膜易于沿c轴取向生长,有利于改善铁电薄膜与硅衬底之间的界面特性,但8mC/cm2的剩余极化却比前者有所降低。     

溶胶-凝胶法制备掺Er3+:Al2O3/SiO2/Si光波导薄膜

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在热氧化的SiO2/Si(100)基片上提拉法制备掺EP:A12O3光学薄膜.采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(ARM),X射线衍射分析(XRD)研究了掺Er3+:Al2O3光学薄膜的形貌、厚度以及结构等特性.结果表明,在氧化的SiO2/Si(100)基片上获得了厚度为1.2 μm,固溶Er3+的面心立方结构γ-(Al,Er)2O3和单斜结构θ-(A1,Er)2O3的薄膜.薄膜表面光滑、平整,无明显的表面缺陷.掺EP:Al2O3薄膜晶粒分布均匀,平均晶粒直径为50～200 m,表面起伏度为10～20 nm.测量了10 K下掺0.1 mo1%～1.5 mo1%Er3+:Al2O3光学薄膜的光致发光(PL)谱,获得了中心波长为1.533μm的发光曲线.PL强度随Er3+掺杂浓度的增加而下降,相应的半峰宽(FWHM)也从45 nm减小到36 nm.Sol-gel法制备掺Er3+:Al2O3/SiO2/Si光学薄膜满足有源光波导放大器基体材料的性能要求.     

LiNbO_3/SiO_2/Si薄膜的蓝光发射

采用射频磁控溅射方法制备了LiNbO3/SiO2／Si薄膜。通过X射线衍射（XRD）、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和傅立叶变换红外吸收光谱（FT-IR）对薄膜的物相、晶体取向和成分进行了表征。采用荧光分光光度计研究了LiNbO3／SiO2／Si薄膜的光致发光。研究结果表明：在280nm激发光的激发下,LiNbO3／SiO2／Si薄膜在室温下发射470nm的蓝光,来源于LiNbO3薄膜与SiO2层界面处白捕获激子的辐射复合,发现在SiO2／Si薄膜上生长LiNbO3薄膜调制SiO2／Si薄膜的发光机制。     

Si基Er2O3薄膜初始生长的原位RHEED和AES研究

采用分子束外延(MBE)法在Si(001)衬底上生长Er2O3高k薄膜材料。X射线衍射结果表明,用这一方法得到的硅基Er2O3薄膜是(440)取向的单晶,电学测试预示在Si和Er2O3薄膜的界面有一层很薄的界面层。为了研究Si/Er2O3异质结的界面,通过原位反射式高能电子衍射(RHEED)和俄歇能谱(AES)的方法对Er2O3薄膜在Si衬底上的初始生长情况进行研究。发现在清洁的Si衬底和有SiO2的Si衬底上生长Er2O3薄膜,原位RHEED图谱和AES都有不同的结果,预示着这两种不同的衬底上生长Er2O3薄膜的初始阶段有不同的化学反应。这一现象可能阐释了界面的演变和控制机理。     

Si-Si直接键合的杂质分布

在Si-Si直接键合过程中,界面处存在一层很薄的厚度恒定的本征SiO2.Si对SiO2中的杂质的抽取效应,导致了杂质在界面处的浓度大大降低,根据改进了的杂质在Si-Si直接键合片中分布模型,推导出了杂质分布的表达式,在理论上和实验上都对该式进行了验证.杂质通过SiO2再向Si中扩散的杂质总量与Si-Si扩散相比大大减少,使所形成的p-n+结的结深减小.     

Cu/Ta/SiO2/Si多层膜纳米压痕下微观结构的研究

Cu/Ta/SiO2/Si多层膜结构是目前集成电路制造工艺中的常见结构,其硬度与弹性模量通过纳米压入技术测得.为了表征纳米压痕下的形变微观区域,采用聚焦离子束加工出压痕截面,同时进行扫描电子、扫描离子显微观察,发现样品衬底发生开裂,多层膜结构出现分层现象.TEM分析表明分层出现在Ta/SiO2界面,说明这是该结构的一个薄弱环节.     

SiO_2:Er和Si_xO_2:Er薄膜室温Er~(3+)1.54μm波长的电致发光

在 n+ -Si衬底上用磁控溅射淀积掺 Er氧化硅 (Si O2 :Er)薄膜和掺 Er富硅氧化硅 (Six O2 :Er,x>1 )薄膜 ,薄膜经适当温度退火后 ,蒸上电极 ,形成发光二极管 (LED)。室温下在大于 4V反偏电压下发射了来自 Er3+的 1 .5 4μm波长的红外光。测量了由 Si O2 :Er/n+ -Si样品和 Six O2 :Er/n+ -Si样品分别制成的两种 LED,其 Er3+1 .5 4μm波长的电致发光峰强度 ,后者明显比前者强。还发现电致发光强度与 Si O2 :Er/n+ -Si样品和 Six O2 :Er/n+ -Si样品的退火温度有一定依赖关系     

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。     

Fe~＋和H~＋注入引起的Si／SiO_2界面重构现象

针对Ｓｉ－ＳｉＯ２过渡区对于离子注入较为敏感的特点，用１．２ＭｅＶ，剂量１×１０１０ｃｍ－２的Ｆｅ＋和Ｈ＋先后注入ＳｉＯ２－Ｓｉ样品，并用ＸＰＳ技术重点分析了Ｓｉ－ＳｉＯ２界面附近硅的化学结构、组分的变化。结果表明，在界面附近，除了Ｓｉ４＋，Ｓｉ０价态，还存在明显的Ｓｉ２＋价态。这和注入Ｈ＋产生的高温退火以及Ｓｉ—Ｓｉ键或Ｓｉ—Ｈ键的形成有关。     

氮化感应致n-MOSFETs Si/SiO2界面应力的研究

本文借助氩离子（Ａｒ＾＋）背表面轰击技术研究不同氮化处理所导致的ｎ－ＭＯＳＦＥＴｓＳｉ／ＳｉＯ２界面附近剩余机械应力。结果表明：ＮＨ３氮化及Ｎ２Ｏ生长的氧化物－硅界央附近均存在较大的剩余应力,前者来自过多的界面氮结合,后者来自因为初始加速生长阶段。Ｎ２Ｏ氮化的氧化物表现出小得多的剩余应力,从而有优良的界面和体特性。     

高掺铒硅基氧化钽脊形光波导

首次提出了采用Er-Ta共溅、高温退火的方法,在硅基二氧化硅表面制备高掺铒氧化钽（Er:Ta2O5）薄膜。利用棱镜耦合仪分析了铒掺杂浓度对Er:Ta2O5薄膜的折射率的影响,结果表明:Er:Ta2O5薄膜的折射率随着Er掺杂浓度的增加而略微降低,且所制备的薄膜没有明显的各向异性。在此基础上,成功制备出Er掺杂浓度分别为0、2.5、5、7.5 mol%的硅基Er:Ta2O5脊形波导,波导在1 550 nm波段可实现单模传输,通过截断法得到波导在1 600 nm波长处的传输损耗分别为0.6、1.1、2.5、5.0 dB/cm。在所制备的Er:Ta2O5薄膜中,尽管没有发现Er2O3结晶析出,但薄膜中的Er3+会影响Ta2O5晶体的结晶程度,进而增加波导的传输损耗。最终文中制备的掺杂浓度为2.5 mol%的硅基Er:Ta2O5脊形波导通过980 nm激光泵浦,在1 531 nm信号波长下达到了3.1 dB/cm的净增益。     

TiSi_2/N~+-poly Si/SiO_2/Si MOS结构的电学特性

<正> 一、 引言 随着半导体器件向微小型化发展,电路的速度与栅极和互连材料密切相关。目前应用较广的多晶硅栅技术具有自对准形成源漏区、低阈值电压、高温热稳定性好等优点。但多晶硅的电阻率较高,严重影响了电路速度的提高。在多晶硅上生长一层具有高电导率的TiSi_2薄膜取代多晶硅作为栅电极,可以有效地克服多晶硅电阻率高的缺点,提高电路速度。 本实验采用NH_3等离子体增强热退火,使Ti/poly Si固相反应形成TiSi_2,同时表面形成一层很薄的TiN。TiN被证明是一层良好的扩散阻挡层。通过对TiN/TiSi_2复合薄膜的薄层电阻测试和MOS高频C—V测试,证明这种方法是可行的。     

SBT铁电薄膜及其脉冲准分子激光制备

采用脉冲准分子激光沉积法在Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底上成功地制备了ＳＢＴ铁电薄膜，发现存在一个最佳沉积衬底温度约为４５０℃。在该温度下沉积的ＳＢＴ薄膜具有较饱和的方形电滞回线，其剩余极化Ｐｒ和矫顽电场Ｅｃ分别为８．４μＣ／ｃｍ２和５７ｋＶ／ｃｍ。     

注F栅介质抗电离辐射损伤机理

对含 F MOS结构的抗电离辐射特性和机理进行了系统研究。其结果表明 :F减少工艺过程引入栅介质的 E’中心缺陷和补偿 Si/ Si O2 界面 Si悬挂键的作用 ,将导致初始氧化物电荷和界面态密度的下降 ;栅 Si O2 中的 F主要以 F离子和 Si- F结键的方式存在 ;含 F栅介质中部分 Si- F键替换 Si- O应力键而使 Si/ Si O2 界面应力得到释放 ,以及用较高键能的 Si- F键替换 Si- H弱键的有益作用是栅介质辐射敏感性降低的根本原因 ;含 F CMOS电路辐射感生漏电流得到抑制的主要原因是场氧介质中氧化物电荷的增长受到了明显抑制。     

Study on ta diffusion barrier in Al/Si system

The property of Ta as a diffusion barrier is studied for Al/Ta/Si structure. Interfacial reactions of Al(180 nm)/Ta(130 nm)/Si and Al(180 nm)/Ta(24 nm)/Si, in the temperature range 450∼600°C for 30 min, have been investigated. In Al/Ta(130 nm)/Si system, which is Ta-excess case, Al₃Ta is formed at 500°C. At 575°C, TaSi₂ is formed at the interface of Ta Si. At 600°C, after Al₃Ta decomposes at the interface of Al₃Ta TaSi₂, free Ta is bonded to TaSi₂ with the supply of Si from Si substrate and free Al diffuses through TaSi₂, resulting in Al spiking. In Al/Ta(24 nm)/Si system, which is Al-excess case, Al₃Ta is formed at 500°C. At the same temperature of 500°C, after Al₃Ta decomposes at the interface of Al₃Ta/Si, free Ta reacts with Si to form TaSi₂ and free Al diffuses to Si substrate, resulting in Al spiking. The results of interfacial reactions can be understood from the calculated Al-Si-Ta ternary phase diagram. It can be concluded that the reaction at Al/Ta should be suppressed to improve the performance of Ta diffusion barrier in Al/Si system.