Cu/Ta/SiO_2/Si多层结构的纳米压痕研究

利用磁控溅射方法在Si衬底上沉积钽层以及铜层,并利用纳米压痕技术对Cu/Ta/SiO_2/Si多层膜结构进行了硬度和弹性模量的表征,研究发现多层膜结构的硬度随着薄膜厚度的增加而降低,然而弹性模量与膜厚之间并没有这样的关系。利用聚焦离子束（FIB）工艺将纳米压痕区域剖开,并通过透射电子显微镜（TEM）表征发现在纳米压痕过后,钽以及二氧化硅界面有了明显的分层现象,这一点表明层与层之间较弱的键合在相对大的负荷下遭到了破坏。     

Nanoindentation study of a Cu/Ta/SiO_2/Si multilayer system

正Tantalum and copper layers were deposited on a thermally oxidized Si substrate in a magnetron sputtering process.Nanoindentation was adopted to investigate the hardness and elastic modulus of the Cu/Ta/SiO_2/Si multilayer system.The hardness shows an apparent dependence on the film thickness,and decreases with the increase of film thickness,whereas the elastic modulus does not.To reveal the structural change,a trench through the center of a residual indent was cut by a focused ion beam,and then examined using an ion-microscope.TEM analysis showed that delamination occurs at the interface between the Ta and the SiO_2 layer of the residual indent, suggesting that the destruction under a relatively large load is due to weak bonding.     

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.     

无酸水热法制备多孔硅及其PⅢ表面改性

采用无酸水热法,制备了多孔硅材料.使用扫描电子显微镜、原子力显微镜等手段观察了样品表面形貌,比较了在不同氧化铋刻蚀剂量下得到的多孔硅结构,发现随着刻蚀剂浓度的增加,平均孔径尺寸变大,且孔径分布趋于离散.使用等离子浸没注入技术,对多孔硅样品进行了表面注氮处理.室温荧光光谱研究发现处理后的样品的光谱峰位产生了蓝移,根据X光电子能谱仪检测的结果发现样品表面形成了Si-NxOy相,这一物相的出现导致了光谱的蓝移.     

Cu/Ta/SiO2/Si薄膜在纳米压痕下的分层现象研究

采用磁控溅射技术在热氧化单晶硅衬底上先后淀积了厚度分别为50nm的Ta膜和400 nm的Cu膜.使用纳米压入仪在样品表面进行压入测试,在薄膜表面制造出残留压痕.使用扫描电镜(SEM)、聚焦离子束(FIB)、透射电镜(TEM)和X射线能谱仪(EDX)对残留压痕形貌、剖面上的分层现象进行观察,确定分层所在的位置.发现在69 mN的最大载荷作用后,在TA/SiO2界面处发生分层.分层的原因主要归结为在应力作用下,多层膜中各种材料的应变、弹性恢复能力不同.     

Cu/Ta/SiO_2/Si多层膜纳米压痕与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。