CoSi_2薄膜形成过程中的反应机制

利用超高真空电子束蒸发，在Ｓｉ衬底上淀积Ｃｏ－Ｓｉ多层膜．经热处理后，发现在６００—７００℃内ＣｏＳｉ２形成的过程中，成核控制、界面反应及扩散等几种因素都能起较大的作用，并因此而造成了ＣｏＳｉ２薄膜生长动力学的极其复杂性．本文还对样品进行了电阻率和扩展电阻测量．并讨论了利用常规手段来消除薄膜横、纵向非均匀性的几种途径．

快速退火Co/Si固相反应及CoSi_2薄膜特性研究

本文研究了利用离子束溅射、快速退火等技术,通过 Co/Si 固相反应,形成高电导均匀CoSi_2薄膜.对Co/Si 固相反应过程,氧在其中的行为等进行了分析.制备的COSi_2薄膜电阻率达15μΩcm.在快速退火条件下,Co/(111)Si固相反应形成的薄膜具有择优晶向,表明存在固相外延机制.在 4—300 K范围内,对 CoSi_2薄膜的电学输运性质进行了系统研究,CoSi_2具有正值霍尔系数,表明其具有空穴导电机制.低温载流子霍尔迁移率达到 56 cm^2/V.3。

CoSi合金的磁性和光学性质的第一性原理研究

采用第一性原理的局域自旋密度近似和在位库伦能修正(LSDA+U)的计算方法,结合广义梯度近似下的赝势平面波方法,计算了CoSi合金的磁性和光学性质。计算结果显示在费米能级附近,CoSi合金的上自旋能级与下自旋能级相互交叠,出现了明显的自旋极化现象,并且自旋态密度都穿过费米能级,表明CoSi合金具有金属特征。磁性计算结果表明CoSi合金具有铁磁性,磁性主要来源于Co原子3d轨道电子的贡献。特别是采用LSDA+U修正方法发现,当位库伦修正值增加到6.6eV时,CoSi合金体系的几何参数与实验值完全吻合,表明位库仑能U值的大小对CoSi合金的原子磁矩以及磁性原子的能级分布影响较大。同时,光学吸收谱计算结果表明,随着位库仑能U值的增大,CoSi合金的吸收峰在低能区发生红移,在高能区发生蓝移。以上结果表明,CoSi合金是一种很好的磁光导电材料。

CoSi_2薄膜二维X射线衍射线形分析与表征

利用二维X射线衍射线形分析方法,分析了CoSi2薄膜材料的二维衍射线形.结果表明,薄膜中不同方位的衍射线形存在明显差异,主要与材料中晶粒尺寸及显微畸变的空间分布有关,其中沿薄膜法线方向上的晶粒尺寸最大,同时该方向的显微畸变最小.

CoSi_2中As^+和BF_2^+注入杂质再分布形成硅化物化浅结性能研究

向CoSi_2膜中分别注入As^+和BF_2^+杂质,以这种掺杂硅化物作为扩散源,用快速热处理使注入杂质再分布至CoSi_2下面的硅衬底中,能制作出结深为0.12μm的硅化物化N^+-P和 P^+-N浅结.本文研究了所制作的浅结性能,井从注入杂质在 COSi_3/Si系统中的再分布行为,讨论了浅结形成机理.

超大规模集成电路CoSix抗氧化阻挡层的制备优化

为了制备性能良好的Co(W,P)抗氧化层薄膜材料,提出用SiH4或Si2H6对Co层进行硅化的方案.在整个硅化过程中存在着Si在Co中的扩散和Cu在Co中的扩散,为了实现较好的硅化效果有必要对扩散速率进行定量化.利用X射线光电子能谱(XPS)对Cu在Co中的扩散和Si在Co中的扩散进行深度剖面分析得到了有用的数据,在讨论了扩散过程的基础上,绘制了条件优化区域.实验结果表明:硅化反应的化学气相沉积(CVD)所得到的CoSi薄膜的抗氧化性能明显地比过程优化前得到了提高.

CoSi_2合金电子结构和光学性质的理论研究

采用基于密度泛函理论框架的第一性原理计算方法,利用LSDA+U方法计算了CoSi2合金材料的电子结构和光学性质。计算结果表明,CoSi2合金能带结构的导带和价带在费米能级附近存在明显的交叠,表现出半金属特性。随着U值的增加,费米能级处的能级逐渐分裂,导带部分和价带部分分别向高能和低能方向移动,当U=8时,CoSi2合金出现自旋劈裂现象。电荷密度计算结果显示Co—Si键是一种以共价键为主且含有部分离子键成分的混合价合金材料,载流子具有明显的由Si原子向Co原子的电荷转移特性。光学吸收谱分析表明,随着U值的增大,CoSi2材料的吸收峰发生蓝移现象,吸收峰强度逐渐减弱。这些结果表明,CoSi2合金材料是一种很好的具有一定发光性能的热电材料。

CoSi2薄膜与Si(001)界面的高分辨电子显微镜观察

利用高分辨透射电镜研究了经过550℃退火处理的共溅射CoSi2非晶结构薄膜与Si基体的界面。结果表明,550℃退火后薄膜已经发生晶化转变;同时CoSi2薄膜与Si基体发生反应扩散,在界面上生成了形状规则的CoSi2化合物,并与Si基体保持着相同的位向关系或孪晶位向关系。结合以上电镜观察,对这些界面化合物的生长机制进行了讨论。

B掺杂CoSi的微观组织和单晶热电性能

研究了掺杂B后CoSi化合物的微观组织及单晶的热电性能。结果表明 :B在CoSi中的最大固溶度为0 .4 % (摩尔分数 ) ,CoSi化合物的晶格常数随着B含量的增加线性减小 ,当B含量达到其最大固溶度时晶格常数不再变化 ;电弧熔炼制备的CoSi1-xBx 材料具有很多空洞和裂纹 ,单晶试样大大减少了组织上的缺陷 ;掺杂B后CoSi0 .995B0 .0 0 5单晶仍为N型传导 ,Seebeck系数的绝对值增加 ,电阻率下降 ,热导率升高 ;掺杂B后热电优值(ZT)

热电材料CoSi化合物的机械合金化合成

采用高能行星球磨的方法研究了等计量比CoSi的纯元素混合粉末的机械合金化过程.对球磨不同时间粉末的结果分析和观察表明:球磨产物为单相CoSi化合物,其晶粒尺寸随球磨的时间延长而减小,没有发生非晶化,并对此进行了热力学分析.

C^+离子注入与CoSi_2薄膜应力的研究

根据改进的Thomas-Fermi-Dirac模型,分析了CoSi_2薄膜中本征应力的起源,证明了基体与薄膜的原子表面电子密度差是薄膜本征应力的来源。实验在Si(100)基体注入碳离子(C^+),然后沉积钴(Co)薄膜,再进行快速退火(Rapid Thermal Annealing,简称 RTA)形成二硅化钴(CoSi_2)薄膜,发现薄膜中的应力随C^+离子注入剂量的增加而减少,理论计算了由C^+离子注入引起的应力减小的数值,并与实验结果进行了比较。

自对准外延CoSi_2源漏接触CMOS器件技术

ＣＯ／Ｔｉ／Ｓｉ或ＴｉＮ／Ｃｏ／Ｔｉ／Ｓｉ多层薄膜结构通过多步退火技术在Ｓｉ单晶衬底上外延生长ＣｏＳｉ２薄膜，ＡＥＳ、ＲＢＳ测试显示ＣｏＳｉ２薄膜具有良好均匀性和单晶性．这种硅化物新技术已用于ＣＭＯＳ器件工艺．采用等离子体增强化学汽相淀积（ＰＥＣＶＤ）技术淀积氮氧化硅薄膜，并用反应离子刻蚀（ＲＩＥ）技术形成多晶硅栅边墙．固相外延ＣｏＳｉ２薄膜技术和边墙工艺相结合，经过选择腐蚀，可以分别在源漏区和栅区形成单晶ＣｏＳｉ２和多晶ＣｏＳｉ２薄膜，构成新型自对准硅化物（ＳＡＬＩＣＩＤＥ）器件结构．在Ｎ阱ＣＭＯＳ工艺中应用这种新型ＳＡＬＩＣＩＤＥ器件结构。提高了ＭＯＳ晶体管和试验电路的性能．

CoSi_2合金的制备及其电化学性能研究

采用电弧熔炼法成功制备了CoSi_2合金,利用Rietveld结构精修法研究了该合金的晶体结构.精修结果表明CoSi_2晶体属于立方晶系,空间群Fm-3m,晶胞参数α=0.5367 nm.电化学容量和循环寿命测试发现CoSi_2合金经过活化后其电化学容量最大达到176.4 mAh/g,循环稳定性较好.对CoSi_2合金电极的电化学反应机理进行了探讨.

固相外延CoSi_2薄膜作为扩散源形成n^+p浅结技术研究

通过Ａｓ＋离子注入到由ＴｉＮ／Ｃｏ／Ｔｉ／Ｓｉ多层结构因相反应得到的外延ＣｏＳｉ２层中，利用外延硅化物作为扩散源（ＥＳＡＤＳ），形成了０．１μｍ的浅ｎ＋ｐ结．研究了Ｃｏｓｉ２外延薄膜离子注入非晶化后的再结晶特性、注入杂质退火时的再分布特性和形成的ｎ＋ｐ浅结特性．实验结果表明：外延ＣｏＳｉ２层在非晶化后能有效地再结晶；Ａｓ原子在多晶ＣｏＳｉ２／Ｓｉ结构和单晶ＣｏＳｉ２／Ｓｉ结构中有着不同的再分布特性；同相应的以多晶ＣｏＳｉ２作为扩散源形成的结相比，以外延ＣｏＳｉ２作为扩散源形成的结反向漏电小１～２个数量级，并表现出优良的击穿特性．

CoSi_2可望成为GaAs MESFET自对准工艺中的栅极材料

本文选用了Ｃｏ／Ｓｉ／ＧａＡｓ结构作为研究对象，经６００℃恒温退火及８００℃快速退火处理后，分别在ＧａＡｓ衬底上形成Ｃｏｓｉ２／ＧａＡｓＳｃｈｏｔｔｋｙ接触．采用多种薄膜和界面的测试技术，对ＣｏＳｉ２：／ＧａＡｓ的薄膜及界面特性进行了细致的研究．结果表明：热退大处理后，Ｃｏ／Ｓｉ经化学反应形成了较均匀的ＣｏＳｉ２单相，其薄膜电阻率约为３０μΩｃｍ．即使经９００℃的快速返火处理后，ＧａＡｓ界面仍保持相当的完整性，同时薄膜形貌也很理想．此外，采用Ｉ－Ｖ电学测试法对经７５０℃恒温退火处理后形成的ＣｏＳｉ２／ＧａＡＳＳｃｈｏｔｔｋｙ势垒进行测量，其势垒高度为ＢＨ＝０．７６ｅＶ；理想因子ｎ＝１．１４．因此，在ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ自对准工艺中ＣｏＳｉ２材料可望成为一种较理想的栅极材料．

CoSi_2薄膜内应力的微观机制研究

通过晶体价键理论与电子密度理论的结合,推算出CoSi_2的表面电子密度,从理论上分析了p型Si衬底的掺杂浓度对CoSi_2薄膜内应力的影响,并从实验上给予了验证.

应用于硅化物自对准技术的CoSi_2薄膜特性及形貌研究

本文应用炉退火和快速退火(RTA)两种方法,使Co和Si热反应制备界面较平整、电阻率低(～16μΩ·cm)的CoSi_2薄膜。采用XRD、AES、TEM(横截面)、SEM、四探针等分析测试手段,详细研究了Co和Si、SiO_2之间的反应,CoSi_2薄膜的电学特性及CoSi_2/Si,CoSi_2,SiO_2界面形貌。结果表明,CoSi_2是除TiSi_2外另一个可用于MOS自对准技术的硅化物。

制备参数对磁控溅射CoSi_2薄膜织构的影响

采用射频磁控溅射法溅射CoSi2合金靶材制备CoSi2薄膜,研究了制备参数对薄膜织构的影响。结果表明,CoSi2薄膜中存在(111)或(220)织构。织构的形成受溅射参数的影响。溅射功率越大,溅射气压越低,(111)织构越强烈。当基底温度增加时,织构经历了先增强后减弱的过程。

CoSi_2(001)表面的第一原理计算

基于广义梯度近似的从头算平面波超软赝势方法,考虑了CoSi2(001)面的Si和Co两种终止表面。结果表明表面能较低的Si终止表面比Co终止表面稳定。但是,由于差距不大,这两种终止表面可以共同存在。两种不同终止表面第1层原子与第2层原子弛豫后的间距都变小,Si终止表面的表面四层间距弛豫量略大于Co终止表面。

Co薄膜中CoSi化合物相转变过程观察

Ｓｉ衬底上生长的Ｃｏ薄膜，经２５０，４５０，５００℃退火后．用电子显微镜对Ｃｏ／Ｓｉ界面处ＣｏＳｉ化合物的相转变进行了观察结果发现ＣｏＳｉ为多晶颗粒．