Cu电极保护膜层氧化铝的原子层沉积工艺研究

介绍了硅功率器件Cu电极保护钝化膜层氧化铝的制备方法。采用热法ALD工艺和等离子增强ALD工艺在铜上沉积氧化铝薄膜,研究了不同ALD工艺、氧化剂种类、沉积温度和载气对氧化铝膜层质量及铜抗氧化保护效果的影响。结果表明：氧化剂对原子层沉积氧化铝薄膜的质量和铜电极的保护性能起着决定性作用;以臭氧(O₃)作为氧化剂,氧化铝薄膜极易脱落,与铜表面的结合力很差;以氧等离子体(O-)作为氧化剂,铜表面被氧化形成了氧化铜(CuO_x)层;而以水蒸气(H₂O)作为氧化剂,在低温100℃下,得到的Al₂O₃薄膜致密,无明显缺陷,且与铜金属层的结合力较优,对铜抗氧化保护效果良好;当沉积温度高于200℃时,原子层沉积氧化铝薄膜的缺陷明显增多;等离子增强ALD工艺中,当载气为Ar时,所得氧化铝膜厚度不均匀,铜电极发生强烈氧化。     

Cu/SU-8复合结构的高精度机械研磨

由于其独特的厚度优势,SU-8经常在微加工领域被用作模具,通过电镀实现金属的大深宽比结构.但是,由于电镀的特殊性,其获得的金属结构表面往往需要进行研磨整平.对在SU-8大深宽比结构中电镀金属后形成的复合结构的研磨进行研究,设计并制备了 Cu/SU-8复合结构,并进行了一系列表面磨削实验,分析了复合结构的研磨机理和磨轮的...     

微透镜阵列的制作及其在光场成像中应用的研究进展

文章综述了微透镜阵列制备技术的最新研究进展,并将这些制备方法分为直接法和间接法进行了对比分析。回顾了微透镜在光场成像应用中的研究进展,指出目前该领域的研究重点是光场相机设计的新思路及提高分辨率的相应模型算法。     

石英玻璃刻蚀浅锥孔阵列的工艺研究

介绍了石英玻璃刻蚀浅锥孔的制备方法。通过紫外接触式光刻系统在石英玻璃上形成光刻胶浅锥孔阵列图案,用电感耦合反应离子刻蚀机(ICP-RIE)进行刻蚀。研究了光刻参数和蚀刻参数(气体流量、气体成分、腔压、ICP功率和偏置功率)对石英玻璃的刻蚀性能、表面轮廓、蚀刻速率和侧壁倾角的影响。结果表明:刻蚀气体种类对石英浅锥孔阵列刻蚀效果有显著影响,CF₄和Ar的组合气体所刻蚀的石英锥孔阵列的效果最佳,随着CF₄气体流量比的增加,石英刻蚀倾角先降低后又小幅增加,当刻蚀气体(CF₄∶Ar)流量比在5∶3时,石英刻蚀速率为0.154μm/min,光刻胶刻蚀速率为0.12μm/min,得到的石英浅锥孔倾角最倾斜。在其他刻蚀参数一定的情况下,ICP功率由600W升高至800W,石英刻蚀速率大幅降低,聚合物的沉积成为刻蚀工艺的主导;刻蚀石英的粗糙度R_q随着ICP功率的降低明显增加;RF功率升高时刻蚀石英的速率增加,R_q值增加后又降低,当RF功率升高至200W时,光刻胶发生碳化现象。可为石英玻璃微器件的制备提供工艺参考。     

等离子体增强原子层沉积制备压电AlN薄膜

采用等离子体增强原子层沉积(PEALD)技术在单晶硅衬底上成功制备了具有(002)晶面择优取向的氮化铝(AlN)晶态薄膜,为设计新型压电功能器件提供了思路.利用椭圆偏振光谱仪(SE)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)对.样品的生长速率、表面形貌、晶体结构、薄膜成分进行了表征和分析.结果 表明,在250℃沉积温度下,以N2H2和Ar的混合气体的等离子体作为共反应物,在相同工艺条件下仅增加前驱体三甲基铝(TMA)脉冲注入之后的氮气吹扫时间(tp1),制备的AlN薄膜的(002)晶面择优取向趋于显著,说明tp1的增加可以促进Al和N原子的有序排列,并促进(002)晶面择优取向形成.实验中,tp1为30 s且循环次数为1150时,PEALD制备的AlN薄膜表面平整光滑,均方根表面粗糙度为0.885 nm,(002)晶面衍射峰最明显,薄膜中氧原子数分数为11.04％,氧原子在AlN薄膜中形成氧缺陷并形成一种稳定的基于八面体配位铝的新型氧缺陷相,XPS结果证明了N-O-Al键的形成.     

NH3和N2混合等离子体预处理对锗MOS器件性能的影响

对锗衬底进行NH3和N2混合等离子体(V/(NH3)∶V/(N2)= 5∶1)原位预处理,其自然氧化层GeOx反应生成GeOyNz.XPS结果显示,随着预处理时间的延长,GeOyNz厚度稍有增加.结构为500 nm Al/20 nm Ti/10 nm HfO2/Ge的锗MOS电容样品,在1 V的偏压下,未经过原位等离子体预处理的样品的漏电流密度为10-4A/cm2量级,而120sNH3/N2混合等离子体预处理后的样品的漏电流密度减小到10-5A/cm2量级;所有等离子体预处理样品的C-V曲线不存在明显的翘曲变形,表明样品的界面陷阱电荷密度较低;通过C-V曲线计算可得,NH3/N2混合等离子体预处理60s后样品的等效电容约为17,小于理想HfO2的介电常数值,说明预处理条件下仍有不可忽略的层间电容.与其他预处理方法相比,NH3/N2混合等离子体原位预处理锗衬底可以更加有效地提高锗衬底上原子层沉积HfO2层间界面的质量,抑制Ge向HfO2的扩散,对界面的陷阱电荷有重要的限制作用.在提高锗MOS器件的性能方面,NH3和N2混合等离子体原位预处理的方法在工业生产中更具有潜在优势.     

掺杂氧化铪基薄膜铁电性能的研究进展

铁电薄膜的研究多集中于钙钛矿结构材料,然而,这些传统的铁电材料存在与硅Si兼容性差、含铅而污染环境、物理厚度大、电阻低、带隙小等问题。不同的掺杂剂,如Si、Zr、Al、Y、Gd、Sr和La可以在HfO₂薄膜中诱导铁电或反铁电性,使其剩余极化率达到45μC·cm^-2,矫顽力(1～2 MV·cm^-1)比传统铁电薄膜大约1个数量级。同时,HfO₂薄膜厚度可以非常薄(低于10 nm),并具有很大的带隙(约5 eV)。这些优于传统铁电材料的特质可以克服包括铁电场效应晶体管和三维电容传统铁电材料等在薄膜存储器应用中的障碍。除此之外,反铁电薄膜的热电耦合性将有望用于能量收集、存储、固态冷却和红外传感器等多种应用中。HfO₂掺杂薄膜可以通过不同的沉积技术如ALD、溅射和CSD来制备,其中ALD技术沉积的薄膜优势更加明显。本文综述了近年来掺杂HfO₂薄膜材料铁电性和反铁电性的研究进展,详细介绍了不同掺杂元素、薄膜厚度、晶粒尺寸、电极、退火及应力等对薄膜铁电性的影响。     

(Ba1-xCax)1-1.5yBiyTiO3陶瓷的介电弛豫行为和线性介电响应

采用传统的电子陶瓷工艺制备了(Ba1-xCax)1-1.5yBiyTiO3(x=0.10,0.20,0.30,0.40,0.50;y=0.05)陶瓷,研究了介电弛豫行为和线性介电响应.X射线衍射分析表明:摩尔分数为5%的Bi3 能够完全溶入Ba1-xCaxTiO3固溶体的钙钛矿晶格.与Ba1-xCaTiO3陶瓷相比,(Ba1-xCax)1-1.5yBiyTiO3陶瓷表现出与铅基弛豫铁电体相似的介电弛豫行为.在(Ba1-xCax)1-1.5yBiyTiO3陶瓷样品中,发现了罕有的不同于正常铁电体和弛豫体的线性介电响应:在电场强度(E)接近于零的地方,极化强度(P)-E回线近似于线性变化,电流密度(J)-E回线呈现明显的双峰,电滞回线总体呈现"束腰"效应.(Ba1-xCax)1-1.5yBiyTiO3陶瓷样品表现出的这种异常介电行为归因于缺陷偶极距所产生电场的遏制作用.     

硅微透镜阵列的制备工艺

开发了一种和MEMS工艺兼容的基于硅微加工技术的简易硅微透镜阵列制造技术。利用光刻胶热熔法和等离子体刻蚀法相结合的方法,实现了在硅晶圆上制作不同尺寸的硅微透镜阵列的工艺过程。实验中,对透镜制作过程中的热熔工艺、刻蚀工艺进行了深入的研究。最终确定了最优的工艺参数,制备了孔径在20~90μm、表面质量高的硅微透镜阵列。