氢化非晶硅膜在半导体器件表面钝化上的应用

本文叙述一种新的钝化膜——氢化非晶硅(a—Si:H)薄膜在硅半导体器件表面钝化上的应用。发现这种薄膜复盖于器件表面可以使PN结的反向漏电流明显减小,器件的小电流h_(FE)有较大幅度的提高。试验了三种不同的钝化方案,并对其钝化效果作了比较。根据实验结果,初步探讨了这种氢化非晶硅薄膜的钝化机理,指出其良好的钝化作用在于这种薄膜具有半绝缘、电中性和富含氢的特点。给出了钝化器件的长期可靠性试验结果。     

a—Si_(1-X)C_X∶H 钝化膜热稳定性的研究

采用外耦合电容式射频辉光放电等离子体 CVD 系统,在低于300℃的衬底温度下,制备出了 a—Si(1-x)C_x∶H 钝化膜.对含碳量不同的3种样品作了热稳定性实验(即高温存放、温度循环和退火).另外,还对同一号样品做了在不同温度下退火30min 的实验.结果表明,此钝化膜的释氢温度高于600℃.具有很好的热稳定性.     

钛阳极钝化膜的还原及导电性

用动电位伏安法和XPS等研究钛在磷酸介质中形成的阳极钝化膜的还原;用暗态下铁氰电对在钛阳极钝化膜上的反应动力学研究膜的导电特性。结果表明:1)膜的还原程度视阴极极化条件而异,还原过程由传荷步骤(H~++eH)和化学转化步骤(TiO_2+H→TiOOH,TiOOH+H→TiO+H_2O等)构成,而且后者是速度控制步骤.2)在电位1～8V内形成的钛钝化膜均具有n-型半导电特性,“掺杂”浓度随钛阳极钝化膜增厚而减小。     

GD a-C:H膜对硅半导体器件的钝化作用

将氢化非晶碳薄膜(GDα-C:H)应用于硅半导体晶体管的表面钝化,取得了与α-Si:H 膜相类似的效果。对α-C:H 的钝化机理进行了初步探讨。     

钛对镀锌层硅酸盐钝化膜的影响

为了研究钛离子对硅酸钝化膜的微观形貌、化学组成及耐蚀性能的影响,在硅酸盐钝化液中加入钛离子,通过SEM、XPS、交流阻抗谱(EIS)及中性盐雾试验(NSS)进行研究.试验结果表明:钛离子的加入可控制硅酸钝化膜成膜速度,细化颗粒,使钝化膜膜层平整、致密、无裂纹,且微粒团聚物颗粒变小;同时,钛离子参与反应生成的Ti O2颗粒可填充膜层的空隙,增加膜层致密度,显著提高膜层的耐蚀性;钝化过程是复杂的多相反应,最终得到膜层的主要组成为Zn4Si2O7(OH)2·2H2O,Si O2,Zn O,Zn(OH)2和Ti O2.     

超级13Cr不锈钢的钝化膜耐蚀性与半导体特性

利用极化曲线和Mott-Schottky曲线,研究了超级13Cr马氏体不锈钢在100、130、150和170℃且含CO2和Cl-的腐蚀介质中浸泡7 d所形成的钝化膜的电化学行为和半导体性质.同时应用光电子能谱表面分析技术分析了超级13Cr钝化膜中的元素价态.结果表明,超级13Cr马氏体不锈钢经腐蚀过后形成的钝化膜表层中Mo和Ni以各自硫化物的形式富集,而Cr以Cr的氧化物的形式富集.在100℃和130℃形成的钝化膜具有良好的耐蚀性,而在150℃和170℃形成的钝化膜耐蚀性下降.产生这种现象的原因与表面钝化膜的半导体性能密切相关,在100℃和130℃中形成的钝化膜具有双极性n-p型半导体特征,且随着温度升高掺杂数量增多,而150℃和170℃介质中形成的钝化膜为p型半导体,故随着温度升高,超级13Cr马氏体不锈钢的耐蚀性能下降.     

镀锌层无铬黑色钝化膜成分及其耐蚀性能

为解决铬酸盐对环境的污染以及人体的伤害,本文采用新研发的硅酸盐黑色钝化工艺代替铬盐黑色钝化工艺,在镀锌层表面形成一层乌黑油亮的钝化膜.通过中性盐雾试验和电化学实验测试表明该钝化膜可以大大的提高镀层的耐蚀性能;通过SEM和金相观测到钝化后镀层的表面质量得到很大的提高;通过X光电子能谱(XPS)分析表明钝化膜由Zn、O、N、S、P以及Si元素组成,其中硅元素以胶态的SiO2和Zn5Si3O7(OH)2(PO4)2·4H2O的形式存在,并据XPS对黑色钝化膜的形成作出简要分析.     

镀锌层三价铬与六价铬钝化膜的性能

为了以三价铬替代镀锌层钝化溶液中的六价铬,实现镀锌工艺的清洁生产,利用中性盐雾实验(NSS)、Tafel曲线和扫描电镜对镀锌层三价铬和六价铬钝化膜的耐腐蚀性能、电化学行为、耐高温性能和表面结构进行了比较研究.NSS实验结果表明,三价铬钝化膜的耐腐蚀性能高于六价铬钝化膜,NSS时间可达84 h;Tafel曲线表明,三价铬钝化膜的腐蚀速率低于六价铬钝化膜,耐高温性能则高于六价铬钝化膜;SEM照片显示,三价铬钝化膜的表面形貌为致密结构,高温处理后膜层变化不大,而六价铬钝化膜表面为疏松的网状结构.     

高铬镍不锈钢钝化膜及其耐腐蚀性能

高铬镍不锈钢是湿法磷复肥生产装备中常用的材料 ,它能够经受得住工况介质腐蚀磨损的双重作用 ,是因为在其表面能形成耐腐蚀和具有自愈能力的钝化膜 .采用 XPS和 AES对钝化膜的组态和元素分布进行分析 ;运用 X衍射对钝化膜的结构进行了测试 ;并结合静态与动态的电化学性能对高铬镍不锈钢钝化膜进行了研究 .结果表明 :钝化膜主要是由 Cr、Mo、Fe的氧化物 Cr2 O3、Mo O3、Fe O、Fe2 O3等复合组成 ,所形成的是非晶态膜 ,Ni和 Cu是在膜下的富集 ,增加了膜的稳定性 .     

316L不锈钢在醋酸溶液中的钝化膜电化学性质

通过电化学阻抗方法测量316L不锈钢在25～85 ℃的醋酸溶液中的EIS曲线和Mott-Schottky曲线,并测量各温度点下的循环伏安曲线,研究了钝化膜的电化学性质. 研究结果表明:在醋酸溶液中的阻抗谱表明316L不锈钢在25～85 ℃温度范围内均能形成稳定的钝化膜,随温度升高极化阻力下降而界面电容增大. 温度对于316L不锈钢钝化膜的半导体本征性质没有根本的影响:在-0.5～0.1 V电位区间内钝化膜呈p型半导体特征;在0.1～0.9 V电位区间内钝化膜呈n型半导体特征;在0.9～1.1 V电位区间内钝化膜呈p型半导体特征. 钝化膜的循环伏安曲线显示当温度低于55 ℃时,钝化膜结构比较稳定;当温度为55 ℃时,钝化膜稳定性趋向恶化;当温度超过55 ℃时,钝化膜稳定性下降.     

一种优越的钝化膜(a-Si:O:H)

本文报道了用等离子放电SiH_4+H_2+H_2O混合气体淀积氢化非晶硅氧合金膜,均匀、致密、耐腐蚀、半绝缘、电中性、富含氢,是较理想的半导体器件钝化膜。兼有SiO_2和a-Si:H的优点,而又克服了它们各自的缺点。用它钝化的平面晶体管放在盐水里几小时后,特性不变。     

PECVD技术生长氮化硅钝化膜的条件控制

不同的工艺条件会对薄膜的生长产生影响。使用等离子体增强化学气相淀积方法,对PECVD生长氮化硅钝化膜的工艺条件进行了实验研究,阐述了几种工艺参数对钝化膜生长的影响,获得了生长氮化硅钝化膜的较佳工艺条件,制作出了高质量的氮化硅钝化膜。     

不锈钢钝化膜的椭圆法及电化学研究

本文用椭园法和电化学方法研究lcr18Ni9Ti不锈钢在含K_2Cr_2O_7的纯化液(5％HNO_3+3％H_3PO_4)中形成的纯化膜及此不锈钢钝化膜在维纶醛化液中的电化学行为。结果表明:(1)钝化膜的生长遵从对数规律;膜的比电阻约为10~(12)(?)—cm,故这种膜有良好的保护性。(2)膜的极化电阻随温度升高而下降,电容则随温度升高而上升,这是由于膜中形成了孔隙。     

酸性溶液中碳钢上钝化膜的生成和溶解

碳钢上的钝化膜为不均匀膜,其稳定性比纯铁的钝化膜低,并随酸度的降低和钝化时间的增长而增加。在0.8V钝化一个半小时后,开路电位衰减曲线出现两个平台。采用方波迭加法模拟了电流振荡现象。     

316L和316LN不锈钢在高温高盐溶液中钝化膜的性能研究

利用电化学及扫描电子显微镜（SEM）对316L与316LN两种不锈钢在高温高盐环境中的耐蚀性能进行了对比研究,利用Mott-Schottky曲线研究了两种材料的钝化膜半导体特征,借助X射线光电子能谱（XPS）研究了316LN不锈钢的钝化膜结构以及N元素在钝化膜中的分布状态。结果表明：在高温高盐环境中,两种材料形成的钝化膜都为n型半导体;316LN不锈钢形成的钝化膜耐点蚀性能更好,其钝化膜内缺陷浓度更低,N元素会在钝化膜中富集。最后利用点缺陷原理对316LN钝化膜的耐蚀机理进行了研究。     

硅片不同表面钝化工艺的稳定性研究

研究分析了热氧化钝化,用PECVD双面沉积SiNx:H膜钝化以及碘酒钝化三种表面钝化工艺的稳定性,通过WT-2000少子寿命测试仪对采用这三种钝化工艺的单晶硅片,多晶硅片以及物理提纯硅片在暗条件不同储存时间的少子寿命进行测量,分析得到三种表面钝化工艺的效果以及稳定性。研究结果表明:碘酒钝化效果好,用PECVD双面沉积SiNx:H膜钝化和热氧化钝化稳定性好。     

430不锈钢腐蚀行为及钝化膜半导体特性的研究

使用动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)技术和电容电位法(Mott-Schottky)研究了430不锈钢在不同Cl-浓度下的腐蚀行为,并结合点缺陷模型(PDM)计算了钝化膜上点缺陷的密度及扩散率。结果表明:Cl-浓度的增大,钝化膜上自腐蚀电流增加,弥散系数及膜电阻减小,点蚀加剧;在-0.5～0.5V电位区间,钝化膜表现为n型半导体性质,膜中点缺陷为氧空位和阳离子间隙,溶液浓度的增加,会造成钝化膜内点缺陷浓度和扩散系数的增大。本实验对Cl-破坏钝化膜的微观机理研究有一定参考价值。     

水泥砂浆模拟孔隙液中球墨铸铁表面钝化成膜过程分析

本文利用电化学测试方法,开展了水泥砂浆模拟孔隙液中球墨铸铁表面钝化膜成膜过程的测试研究,分析了球墨铸铁电极的腐蚀电位和电化学阻抗谱及电荷转移电阻随模拟孔隙液碱度的变化规律,获得了球墨铸铁表面钝化膜成膜条件和成膜时间.结果表眀:水泥砂浆模拟孔隙液的碱度是影响球墨铸铁表面钝化膜形成的主要因素;当孔隙液的p H值在12.5以上时,球墨铸铁表面能形成稳定的钝化膜,其成膜时间随孔隙液碱度的升高而降低,且成膜后的球墨铸铁表面腐蚀电位和电荷转移电阻较为稳定;当孔隙液的p H值为11.5时,球墨铸铁表面难以形成钝化膜.本文的研究结果可用于水泥砂浆内衬球墨铸铁管的优化设计.     

镀锡钢板铬酸盐钝化膜的X射线光电子谱分析

使用X射线光电子能谱(XPS)全元素扫描分析方法对镀锡钢板铬酸盐钝化膜的成分进行了分析研究.结果表明,组成钝化膜的主要元素为Cr,O,Sn和C.通过Ar+溅射对钝化膜进行深度剖析表明,C元素来自于表面的污染而不是膜层本身;Cr和O元素随着Ar+溅射的进行含量逐渐降低,而Sn元素的含量却逐渐增加.溅射约360 s后,Sn元素的含量已达到了80%以上,此时所对应的钝化膜的厚度约为20 nm.通过窄幅扫描对钝化膜的相组成进行了分析,结果表明钝化膜主要由Cr(OH)3,Cr2O3,Sn及其氧化物构成.     

氢对不锈钢钝化膜纳米力学性能的影响

利用电化学实验方法和纳米力学探针技术，通过测量载荷-位移关系曲线，研究了氢对不锈钢钝化膜纳米力学性能的影响，结果表明：随氢含量的增加，不锈钢钝化膜的临界破裂载荷降低，位移偏移量减小，氢导致钝化膜的径向抗拉强度(应力)和弹性模量降低，钝化膜随氢含量的增加而逐渐软化。