反应磁控溅射法制备nc-TiN/a-Si_3N_4薄膜的Young's模量和内耗

利用振簧技术测量了不同退火状态下的nc-TiN/a-Si3N4超硬薄膜的Yong's模量和内耗随温度的变化关系.在280—300℃附近观察到一个弛豫内耗峰.随着退火温度的升高,该内耗峰逐渐减弱,而Young's模量变化不大.750℃退火后,该内耗峰消失,而模量却从未退火时的430 GPa激增至530 GPa.初步认为该内耗峰来源于非稳定界面的弛豫过程.

半导体器件钝化层Si_3N_4薄膜的制备及特性研究

采用热分解法在硅衬底上制备了Si3N4薄膜.根据在制备过程中薄膜生长速度随颜色的变化,研究了衬底温度和薄膜沉积速率之间的关系.分别利用AFM对薄膜表面进行观测。C-V法对薄膜和硅片界面态进行了测试.结果表明:所制备的Si3N4薄膜在硅片上以无定形方式存在,在Si3N,薄膜和硅界面之间存在着大量的表面电荷,由于这种高密度表面电荷的存在,导致Si3N4薄膜不适于直接作为半导体器件的表面钝化层.

Si_3N_4薄膜的成分与结构研究

通过 PECVD方法 ,在 Si基体表面制备了 Si3N4 薄膜 ,给出了 XRD、TEM、AES、DPS的分析结果 ,表明 Si3N4 是非晶态结构 ,薄膜的主要成分是 Si3N4 ,SEM分析结果显示 Si3N4 薄膜与基体材料的结合强度高 。

人工神经网络—遗传算法优化激光—等离子体化学气相沉积Si_3N_4薄膜制备工艺

应用人工神经网络建立了激光—等离子体辅助化学气相沉积 (LPCVD)工艺参数与Si3 N4薄膜显微硬度的关系。并运用遗传算法优化出了最佳工艺。

气体流量比对反应溅射Si_3N_4薄膜的影响

利用射频磁控反应溅射法,以高纯S i为靶材,高纯N2气为反应气体,在S i衬底上制备出了S i3N4薄膜,研究了气体流量比对薄膜质量的影响。结果表明,薄膜的沉积速率主要与气体的流量比有关,随着气体流量比的增加,沉积速率下降,靶面的溅射由金属模式过渡到氮化物模式;薄膜中N/S i的原子比增加;红外吸收谱的S i-N键的振动峰向标准峰逼近。

带有Si_3N_4薄膜的玻璃-硅-玻璃三层结构的阳极键合

为了获得高品质的带有Si3N4薄膜三层(玻璃—硅—玻璃)的阳极键合结构,对阳极键合的相关工艺参数进行了研究;设计搭建了实验平台并采用点阴极,以实时观察键合界面是否达到同形质的黑色从而判断阳极键合质量,对键合后的样品进行拉力测试,研究表明:当采用键合温度为400℃,电压为1200 V,压力为450 Pa,可获得键合面积大于90%的带有Si3N4薄膜的三层阳极键合结构。

采用不同反应气源制备的Si_3N_4薄膜的特性比较

采用低压化学气相淀积系统,分别采用硅烷和二氯二氢硅作为反应气体源与氨气反应,制备了S3N4薄膜,并对其特性进行了比较。实验结果表明,采用二氯二氢硅源与氨气反应制备的薄膜特性优于另一种气源。讨论了使用硅烷和二氯二氢硅源分别制备Si3N4薄膜的优缺点。

评Veprek的nc-TiN/a-Si_3N_4模型和其“超过金刚石硬度”的实验基础

由于报道获得了超过金刚石的硬度,TiN/Si3N4纳米复合薄膜成为十多年来超硬材料和薄膜材料的重要热点。本文从实验基础方面对这类薄膜的Veprek模型和＂超高硬度＂进行了评述。在微结构方面,Veprek提出的非晶Si3N4包裹TiN纳米晶的结构模型（即nc-TiN/a-Si3N4）缺乏足够的实验依据,直接观察表明：高硬度薄膜中的TiN晶粒并非等轴晶,而是纳米直径的柱状晶。就Si3N4界面相来说也并非以1个单分子层（~0.3 nm）的非晶态存在,而是厚度约3个分子层（~0.7 nm）的晶体态,更重要的是Si3N4界面相与相邻的TiN晶体形成了共格结构。在制备技术方面,十余年来始终没有人在这类材料中重复出Veprek超过金刚石硬度的结果,Veprek不仅将其归咎于缺乏足够高的沉积温度和氮分压,甚至归咎于薄膜中存在不可避免的微量氧,但也缺乏足够的直接证据。在超高硬度的样品方面,Veprek所报道超过金刚石硬度（最高达138.9 GPa）的样品不但未经任何他人检测确认,而且现在这些样品已经不存在了。

离子束辅助沉积制备TiN／Si_3N_4纳米超硬膜的工艺研究

采用离子束辅助沉积法(Ion beam assisted deposition,IBAD)在单晶硅片上进行沉积制备了TiN／Si3N4 纳米复合超硬薄膜;研究了辅助束流、轰击能量和Ti:Si靶面积比等工艺参数对TiN／Si3N4超硬纳米复合薄膜性能的影响。此外采用纳米硬度计、光电子能谱(X-ray photoelectron spectrum,XPS)和X射线衍射分析(X-ray diffraction,XRD)方法研究了纳米复合薄膜的性能、成分与组织结构;采用原子力显微镜(Atomic force microscopy,AFM)分析了薄膜的表面形貌,并初步探讨了TiN／Si3N4纳米复合超硬薄膜的生长机理。

Si_3N_4膜对MOS电容器存储时间影响的研究

Si3N4薄膜淀积速率对MOS电容器存储时间影响很大。在850℃下,栅介质SiO2膜厚度100 nm,MOS电容器存储时间420 s。在50 Pa真空压力下,通过淀积70 nm厚Si3N4薄膜后,MOS电容器无存储时间。经900℃O2气氛退火40 min,MOS电容器的存储时间也不到2 s。采用7孔径降低气体流速,从而降低淀积速率,在840℃下,栅介质SiO2膜厚度100 nm,MOS电容器存储时间420 s;在60.71 Pa真空压力下,淀积70 nm厚Si3N4薄膜后,MOS电容器存储时间曲线不正常,经900℃O2气氛退火40 min,曲线恢复正常,MOS电容器存储时间达到400 s以上。

Si3N4纳米涂层的性能分析

本文采用PCVD法在4Cr13不锈钢基体上沉淀Si3N4纳米陶瓷，提高不锈钢的耐磨性和使用寿命。经过一系列的试验以及性能检测，得出结论是：Si3N4涂层具有较好得耐磨耐蚀性，使工件有较高的硬度从而使使用寿命得以提高。

Si基Si_3N_4弹性膜独立多探针的制作

针对广域光-接触多探针方法测量光刻胶表面形貌的需要,设计制作了Si基Si_3N_4弹性膜独立多探针,该探针呈9×9二维阵列分布。先利用ANSYS有限元软件分析探针Si_3N_4弹性薄膜的厚度和面积尺寸对探针测量范围的影响规律,得到了优化的几何参数。然后基于仿真结果,运用微机电系统(MEMS)技术中的硅基工艺、薄膜工艺和光刻工艺完成了多探针硅杯的腐蚀、弹性薄膜的沉积及SU-8胶质探针的制作,制备出独立多探针。初步测量Si基Si_3N_4弹性膜独立多探针单元的各项参数表明:Si_3N_4弹性膜的长度平均值为399.4μm,最大偏差为1.8%;SU-8胶质探针的尺寸为Φ99.1μm×27.8μm,最大偏差分别为1.9%和9.8%;探针间的平均距离为1.500 6 mm,最大偏差为0.6%。该探针的结构设计合理,制作工艺可行,可以用于大范围、快速测量方法。

低温 Hg 敏化光化学气相淀积 Si_3N_4薄膜

用光-CVD 技术,在100—200℃的温度下,在 Si 片上淀积出了 Si_3N_4薄膜。本文研究了薄膜淀积速率与淀积参数的关系,讨论了淀积的 Si_3N_4薄膜的物理性质、化学性质和力学性质。

C/C复合材料表面改性薄膜的制备及摩擦磨损性能研究

采用先驱体转化法在C/C复合材料基底表面制备了厚度为3~5μm的SiC薄膜和Si3N4薄膜;用球-盘对磨的方式测试了C/C复合材料基底、SiC薄膜和Si3N4薄膜在干态下的摩擦磨损性能。结果表明,制备的SiC薄膜和Si3N4薄膜表面结构均匀致密,无明显缺陷。C/C复合材料基底的平均摩擦系数为0.17,磨损率为1.93×10^-4 mm^3·N^-1·m^-1;SiC薄膜的平均摩擦系数为0.13,磨损率为0.78×10^-4 mm^3·N^-1·m^-1;Si3N4薄膜的平均摩擦系数为0.12,磨损率为0.45×10^-4 mm^3·N^-1·m^-1。与C/C复合材料基底相比,SiC薄膜和Si3N4薄膜的摩擦系数和磨损率都有所降低。C/C复合材料基底的摩擦磨损机理主要以磨粒磨损和粘着磨损为主,SiC和Si3N4薄膜的摩擦磨损机理主要以疲劳磨损为主。

CIGS薄膜太阳能电池背电极膜系结构研究

由于铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池近年来发展迅速,本文研究背电极中阻Na层,背电极层,硒化阻挡层,过渡层等各层薄膜结构,并研究背电极各层薄膜性能。通过小样片实验,之后在中试线上进行放大,并将不同结构的背电极应用于CIGS薄膜太阳能电池。研究结果表明,Si3N4薄膜做为阻Na层可以有效的阻挡基底玻璃内的Na离子扩散至吸收层,硒化阻挡层可以起到非常重要的阻止Se渗入背电极导电层的作用,新型合金背电极的CIGS电池组件平均功率为138.779W,采用Mo背电极的CIGS电池组件平均功率为136.004W,说明新型合金背电极有望替代Mo背电极。

MEMS封装V形腔阵列的研究与制备

MEMS器件封装时,为了给具有活动装置的MEMS器件提供足够的空间,需要在封装的帽层上刻蚀出V形腔结构。本文利用V形槽工艺,制作出适合于硅片上大面积MEMS芯片封装用V形腔阵列。SEM照片表明,所做V形腔阵列结构整齐,图形清晰。

PCVD涂镀法在刀具上的应用研究

由于难加工材料的不断出现,对刀具的要求越来越高,因此有必要通过PCVD(等离子化学气相沉积技术)方法给其表面涂镀陶瓷薄膜Si3N4-BN来提高寿命。陶瓷薄膜相比其它方法,具有耐磨性、耐腐蚀性特点,恰是解决这些问题的关键。