SiO2/Si上石墨烯薄膜的化学气相沉积法制备及其性能表征

以铜为催化剂,采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和甲烷为碳源的化学气相沉积两步法,在SiO2/Si衬底上制备了石墨烯薄膜。利用拉曼光谱分析了薄膜的层数和质量,利用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)分析了薄膜的尺寸与表面形貌。实验探究了生长时间、氢气流量和气体总压强等工艺参数对石墨烯薄膜层数和质量的影响,最终在优化条件下制得10μm级质量较高的多层石墨烯薄膜。

Cu/Ta/SiO2/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。

非晶SiO2/Si界面缺陷及其钝化/去钝化反应机制

研究非晶二氧化硅/硅(a-SiO2/Si)界面处的硅悬挂键缺陷(即Pb类缺陷)的钝化与去钝化过程对提高器件性能具有重要意义。基于分子动力学与第一性原理计算方法,以a-SiO2和晶体Si为基础,构建了a-SiO2/Si(111)界面模型。采用CI-NEB(ClimbingImage-NudgedElasticBand)方法分别对a-SiO2/Si(111)界面的Pb缺陷分别于氢气和氢原子的钝化、去钝化反应进行了研究。明确了基于非晶二氧化硅/硅界面缺陷模型的钝化、去钝化反应的反应曲线、反应势垒以及反应的过渡态结构。

SiO_2/Si波导应力双折射数值分析

采用有限元法对SiO2/Si掩埋光波导制备工艺中的应力变化进行了系统的分析,在此基础上,应用有限差分束传播法(FDBPM)对应力光波导的双折射进行了计算.结果表明上包层的玻璃化过程是SiO2/Si波导形成水平方向和垂直方向应力差的主要原因,相应的应力双折射系数B在10-4量级.进一步的分析表明上包层B,P重掺杂可明显减小波导的双折射系数.

铒掺杂富硅热氧化SiO_2/Si发光薄膜的显微结构

利用金属蒸气真空弧 (MEVVA)离子源将稀土元素Er离子掺杂到富硅热氧化SiO2 /Si薄膜中。卢瑟福背散射 (RBS)和X 射线电子能谱仪 (XPS)分析表明 ,Er浓度可达原子百分数 (x)～ 10 ,即Er的原子体浓度为～ 10 2 1·cm-3 。XPS研究发现 ,随着Si注量增大 ,退火态样品表面硅含量增多 ,热氧化硅含量减少。反射式高能电子衍射 (RHEED)和原子灵敏度因子法 (AFM)研究表明 ,样品表面没有大量Er析出或铒硅化物形成 ,退火后表层中Si外延再生长、有针状微晶硅颗粒形成。在 77K及室温下 ,研究了Er掺杂富硅热氧化SiO2 /Si薄膜的近红外区 1 5

SiO_2/Si衬底制备ZnO薄膜及表征

本文报道了利用脉冲激光沉积技术在热氧化p型硅衬底上生长ZnO外延薄膜。引入高阻非晶SiO2缓冲层,有效地降低了检测过程中单晶衬底对ZnO薄膜的电学性能影响。利用XRD,SEM,Hall和PL对其进行研究。结果表明,在衬底温度为500℃时,生长的ZnO薄膜具有优良的晶体质量,电学性能和发光性能。

用于微机电系统的SiO_2/Si_3N_4驻极体的制备及电荷稳定性

驻极体微型发电机是近期提出的微电子机械系统开发中的一个新领域,驻极体电荷稳定性则是影响驻极体微型发电机性能的关键。用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法制备SiO2/Si3N4双层膜,采用电晕充电和热极化方法对材料进行注极形成驻极体,探讨了器件加工工艺及存储环境对双层膜驻极体电荷稳定性的影响。结果表明,电晕充电后SiO2/Si3N4双层膜的电荷存储稳定性明显优于SiO2单层膜;传统的电晕注极方法仅适用于大面积驻极体的制备,但对微米量级的材料表面不适用;微器件制备的工艺流程对驻极体电荷稳定性有显著影响,但存储环境对热极化驻极体电荷稳定性的影响很小。

多层模型计算椭偏法测量的SiO_2/Si超薄膜厚度

采用不同的光学模型对厚度为6 nm,密度为2.2 g/cm3的理想SiO2薄膜理论曲线进行了拟合,得到了薄膜厚度的计算结果随所采取的薄膜密度变化的规律:选用更大的薄膜密度值进行拟合计算会得到更小的厚度结果,其趋势近似线性.参考GIXRR方法测量得到的薄膜物理结构的结果,给出了优化的拟合计算模型(薄膜密度为2.4 g/cm3、表面粗糙度为0.4 nm、界面粗糙度为0.3 nm),对于热氧化法制备的厚度小于10 nm的SiO2超薄膜,使用此模型进行拟合计算,可以得到比常规模型更为准确的厚度结果.采用优化的模型拟合了期望厚度为2,4,6,8,10 nm的SiO2超薄膜的SE实验曲线,得到的厚度结果分别为2.61,4.07,6.02,7.41,9.43 nm,与传统模型计算结果相比,分别降低了13.8%,10.3%,8.1%,7.3%和6.6%.

Si/SiO_2及Si/SiO_2/Si_3N_4系统的总剂量辐射损伤

从微观氧化物电荷、界面态的感生变化及界面态的能量分布变化的角度,比较并分析了3种采用54HC电路工艺制作的MOS电容样品的总剂量电离辐射损伤退化,结果显示,采用单绝缘栅介质的Si/SiO2系统的双绝缘栅介质的Si/SiO2/Si3N4系统表现出对总剂量辐射损伤的明显特性差异.在抗总剂量电离辐射能量上,双绝缘栅介质结构甚至劣于常规非加固工艺的单介质Si/SiO2系统结构.同时,对辐射感生界面态的能量分布随辐照总剂量的变化进行了分析,发现试验的3种样品都存在一类深能级界面态,位于中带以上约80meV的位置,该类界面态随辐照剂量的增加最明显.

重离子辐照SiO_2/Si结构变温光致发光谱研究

本文研究了重离子辐照前后SiO_2/Si结构光学性质的变化。实验选择初始能量为414 MeV,不同辐照总剂量的Sn离子,在室温下辐照氧化层厚度为36nm和90nm的SiO_2/Si结构。并在不同测试温度下获得了辐照前后SiO_2/Si结构的光致发光谱(PL)谱。在相同的测试温度下,随着辐照总剂量的改变,峰位发生了移动,峰的强度也发生了改变;在相同的辐照总剂量下,随着测试温度的改变,峰位发生移动。由于受束缚激子发光的影响,在测试温度为80K时出现了一个新的光致发光峰。

p型扩散区(SiO_2/Si系扩Ga)的俄歇分析

采用Ga在SiO2 /Si系扩散途径 ,对扩Ga硅片进行了俄歇分析 ,在p型区未发现重金属杂质 ,表明热氧化SiO2层对外来重金属有良好的屏蔽作用 ,而且有利于提高硅器件的电参数性能、稳定性和可靠性 .

MEMS用Si台面及SiO_2/Si衬底上3C-SiC的LPCVD生长(英文)

本文报道用在S i台面及热氧化S iO2衬底上3C-S iC薄膜的LPCVD生长,反应生长使用的气体为S iH4和C2H4,载气为H2,采用光学显微镜、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、以及室温Hall测试对所生长的3C-S iC材料进行了测试与分析,结果表明在3C-S iC和S iO2之间没有明显的坑洞形成。

脉冲激光沉积法在SiO_2/Si衬底上生长c轴取向LiTaO_3薄膜

本文利用脉冲激光沉积法,系统研究了衬底温度和氧压对硅基LiTaO3薄膜质量及c轴取向性的影响,结果表明衬底温度和氧压对LiTaO3薄膜的c轴取向性及结晶质量有很大的影响,在650℃、30Pa时可以生长出高c轴取向LiTaO3薄膜。采用扫描电镜和原子力显微镜对最佳条件下制得薄膜的表面形貌进行了分析,发现薄膜表面光滑,晶粒尺寸均匀致密,薄膜表面粗糙度约为3.6nm。

Ti/SiO_2(薄)/Si体系在微量氧存在的氮气中退火过程的研究

RBS,AES,XPS分析结果证实:在有微量氧存在的氮气中,Ti/SiO_2(薄)/Si体系不同温度下退火过程均无TiN生成;随退火温度升高,该体系形成的TiSi_2层不断增厚,Ti氧化物层不断变薄,并伴有SiO_2在表面层重新出现。通过△G的计算,热力学证明反应2TiO+5Si=2TiSi_2+SiO_2能够发生,并以此解释了退火中各层的变化规律。

键合Si／SiO_2／Si结构的C－V特征

本文研究了理想Ｓｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ结构的电容－电压（Ｃ－Ｖ）特征，提出了根据Ｓｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ的Ｃ－Ｖ特征测量ＳｉＯ２厚度、衬底掺杂浓度和固定电荷的方法，并对键合样品进行了实验．

SiO_2/Si衬底上聚苯乙稀薄膜的退湿润过程观测

采用光学显微镜和原子力显微镜观测了光滑SiO2衬底上聚苯乙稀薄膜的退湿润过程.观测到成核退湿润过程为:初态时,在聚苯乙稀薄膜中出现随机分布的小孔,并且小孔随着时间的增加而逐渐变大,孔的尺寸的变化与时间成正比;终态时观测到聚苯乙稀小球在SiO2衬底上的蜂窝状分布,聚苯乙稀小球的分布与薄膜表面的缺陷密切相关.

Ga在SiO_2-Si复合结构中的热分布研究

用 H2 和 Ga_2O_3的高温反应形成元素 Ga 的恒定表面源,通过 SiO_2-Si 复合结构实现了 Ga 在 Si 中的高均匀性掺杂;利用二次离子质谱分析(SIMS)、扩展电阻(SRP)、四探针测试等方法,对 P 型杂质 Ga 在 SiO_2薄膜、SiO_2-Si 两固相接触的内界面、近 Si 表面的热分布进行分析;揭示出开管方式扩散 Ga 的实质是由 SiO_2薄膜对 Ga 原子的快速输运及其在 SiO_2-Si 内界面分凝效应两者统一的必然结果;并对该过程 Ga 杂质浓度分布机理进行了分析和讨论。

Ga在SiO_2/Si系下的扩散模型与分布规律

为给出受主杂质Ga通过SiO2/Si系统实现开管掺杂过程的模型描述和Si体内遵循的主要分布规律,利用二次离子质谱分析(SIMS)、薄层电阻(R□)测量方法,对Ga在SiO2/Si系下的扩散特性、硅表面及体内分布进行了系统研究,得出新的结论:(1)Ga在SiO2中的固溶度较低而扩散系数很大,故形成线性分布形式,Ga在Si中的溶解度相比SiO2很大,SiO2-Si界面的分凝使其以较高平衡浓度分配入硅中,两者的连续确立了开管扩Ga模型。(2)在严格控制硅片温度TSi、杂质源分解温度TGa2O3、反应气体流量CH2,调整预沉积、再分布及其两者的重复组合,便可在硅内得到任意理想的杂质分布;(3)Ga原子是通过理想表面(SiO2-Si界面)扩散入体内,避免与外界的接触沾污,获得了高均匀性、高重复性的扩散表面及非常平行的平面结。

TiN/Ti/SiO_2/Si基板的分电极酸性化学镀铜

讨论了对TiNi/Ti/SiO2/Si基板在HF+CuSO4中采用分离双电极方法的化学酸性镀铜。Si基板和TiNi/Ti/SiO2/Si基板分别作为化学镀的阳极和阴极,在开路条件下进行化学镀。最佳化学镀反应条件为电极相距0.5mm,[HF]和[CuSO4]大于8%(质量分数)和0.045mol/L。最后得到覆盖率高、晶粒大小均一、结构致密、具有<111>择优取向的Cu膜,且Cu膜中不含Cu2O,降低了电阻率。

抗辐射加固与非加固工艺制备Si/SiO_2电离辐照的XPS深度剖析

采用氩离子刻蚀XPS分析方法对抗辐射加固与非加固工艺制备的Si/SiO_2系统进行电离辐照深度剖析。实验结果表明:在辐照剂量及偏置电场相同条件下辐照,非加固样品的界面区比加固样品界面区宽;同一工艺生长的SiO_2,衬底杂质浓度低的样品其界面区窄于衬底杂质浓度高的样品;辐照样品的Si过渡态密度最高位滞后于未辐照样品的;同时,加固样品Si过渡态及剩余氧的密度最高位出现慢于非加固样品的;衬底杂质浓度高的样品其Si过渡态及剩余氧的密度最高位的出现快于衬底杂质浓度低的样品的;此外含剩余氧的过渡层要比含Si过渡态的过渡层薄。最后根据实验结果,对Si/SiO_2三层模型进行了修正。