GaAs MMIC钝化层介质Si3N4的可靠性评价

在斜坡电压应力条件下对GaAsMMIC介质层Si3N4的击穿特性进行了测试,探讨了电容面积、周长以及斜率对与时间有关的介质击穿（TDDB）特性的影响．实验结果表明,电容面积越大,周长越长,介质中的缺陷就越多,其击穿电压也就越低,可靠性越差．根据TDDB线性电场模型,采用不同斜率的斜坡电压应力测试数据预测了正常工作电压下的Si3N4寿命．与温度加速实验相比,文中所提方法快速、成本低廉．     

Si_3N_4/TiN纳米多层膜的超硬效应

采用磁控反应溅射工艺制备了Si3N4/TiN陶瓷纳米多层膜,运用X射线衍射、透射电镜和显微硬度仪等对纳米多层膜的微结构、应力状态和硬度进行测试.研究结果表明,Si3N4/TiN多层膜中,Si3N4层为非晶态,TiN层为晶态.Si3N4/TiN多层膜的显微硬度既受调制周期Λ的影响,同时又与调制比有关.当调制比lSi3N4/lTiN=3和调制周期Λ=12.0nm左右时,多层膜的显微硬度达到最大值,其数值比用混合法则计算的值高40%以上.根据实验结果,还提出了该体系出现超硬效应的机制     

TiN/Si3N4界面结构对Ti-Si-N纳米晶复合膜力学性能的影响

采用多层膜模拟的方法研究了Ti-Si-N纳米晶复合膜中Si3N4界面相的存在方式,以探讨纳米晶复合膜的超硬机制。研究结果表明：Si3N4层厚对TiN／Si3N4多层膜的微结构和力学性能有重要影响。当Si3N4层厚小于0．7nm时,因TiN晶体的“模板效应”,原为非晶态的Si3N4晶化,并反过来促进TiN的晶体生长,从而使多层膜呈现TiN层和Si3N4层择优取向的共格外延生长。相应地,多层膜产生硬度和弹性模量升高的超硬效应,最高硬度和弹性模量分别为34．0GPa和352GPa．当层厚大于1．3nm后,Si3N4呈现非晶态,多层膜中TiN晶体的生长受到Si3N4非晶层的阻碍而形成纳米晶,薄膜的硬度和弹性模量亦随之下降。由此可得,Ti-Si-N纳米晶复合膜的强化与多层膜中2层不同模量调制层共格外延生长产生的超硬效应相同。     

陶瓷基复合材料微观应力分析与调控

初步分析了陶瓷基复合材料内部的微观应力及其影响因素，并结合具体的陶瓷基颗粒复合材料，阐明微观应力对材料力学性能的重要作用，并提出了通过调控材料内部的微观应力以改善材料力学性能．还研究了采用高频微波处理St3N4／TiC（P）陶瓷复合材料，利用Si3N4和TiC对微波能的不同吸收特性，调整材料内部的微观应力，提高材料的力学性能．     

磁控溅射Cu膜之Cu/SiO2/Si结构的应力

采用红外光弹测量法用磁控溅射淀积在SiO2/Si晶片表面的Cu膜在Si衬底中引入的应力。结果表明：SiO2在Si衬氏中引和张应力，而Cu在Si衬氏中引入压应力，在Cu/SiO2/Si结构中，随SiO2膜厚减小和Cu膜厚增大，Si衬底中张应力逐渐减小，最终转为压应力。同时比较、分析了理论估算值和实验结果的差异，预示和分析了Cu引线的可靠性。     

STI应力对90nm SONOS存储器的影响分析

随着CMOS工艺按比例缩小到90 nm以下,浅沟槽隔离(STI)引起的机械应力对MOSFET器件性能的影响越来越严重.通过实验和TCAD仿真研究了STI应力对一种SONOS结构的90 nm非易失存储器的影响.实验和仿真结果表明由于受到STI压应力的作用,靠近STI的SONOS边角存储单元和远离STI的中心存储单元存在阈值电压分布不一致的问题.为了减小STI应力对边角存储单元的影响,分别采用STI recess和STI Si3N4 liner两种工艺去减缓STI产生的压应力.TCAD仿真结果表明采用STI Si3N4 liner工艺后边角存储单元受到的STI压应力比原有的基本工艺降低了20%以上.     

LPCVD氮化硅薄膜的制备工艺

氮化硅(Si3N4)薄膜具有许多优良特性,在半导体、微电子和MEMS领域应用广泛.简要介绍了Si3N4膜的制备方法及CVD法制备的Si3N4薄膜的特性,详细介绍了低压化学气相淀积(LPCVD)氮化硅的工艺.通过调整炉温使批量生产的淀积膜的均匀性达到技术要求.     

Si_3N_4陶瓷的显微结构与阻力行为

测定了 2种不同显微结构的Si3N4 材料的阻力行为 ,并对裂纹扩展过程中的裂尖尾区闭合应力进行了估算 .研究发现 :Si3N4 陶瓷的显微结构与阻力行为密切相关 ,长柱状 β Si3N4 的R曲线较陡 ,而 β/α双相陶瓷的R曲线较为平缓 .同时 ,显微结构不同 ,裂纹尖端闭合应力也不同 ,因而会产生不同的R曲线 .     

纳米Si3N4晶须/PVA杂化膜的制备及性能研究

文章以氮化硅(Si3N4)纳米晶须为增强材料,聚乙烯醇(PVA)为基体聚合物,制备了纳米Si3N4晶须/PVA杂化膜,并采用电子万能试验机、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)对杂化膜的力学性能、形态结构以及热性能进行了分析。研究结果表明:PVA杂化膜的力学性能是由2个方面因素共同作用的,即纳米Si3N4晶须具有较好的增强作用;热处理明显地提高了PVA分子间以及PVA分子与纳米Si3N4晶须之间的结合作用力,从而提高了杂化膜的力学性能。该研究结果对于PVA膜结构与性能关系研究有一定的参考价值。     

从n型硅到RTN超薄SiO_2膜的电流传输特性

用卤素钨灯作辐射热源 ,对超薄 (1 0nm )SiO2 膜进行快速热氮化 (RTN) ,制备了SiOxNy 超薄栅介质膜 ,并制作了Al/n Si/SiOxNy/Al结构电容样品 .研究了不同样品中n型Si到快速热氮化超薄SiO2 膜的电流传输特性及其随氮化时间的变化 .结果表明 :低场时的漏电流很小 ;进入隧穿电场时 ,I E曲线遵循Fowler Nordheim (F N)规律 ;在更高的电场时 ,主要出现两种情形 ,其一是I E曲线一直遵循F N规律直至介质膜发生击穿 ,其二是I E曲线下移 ,偏离F N关系 ,直至介质膜发生击穿 .研究表明 ,I E曲线随氮化时间增加而上移 .文中对这些实验结果进行了解释     

Si3N4与Si3N4-hBN陶瓷配副在水润滑下的摩擦化学行为

利用MMU-5G销-盘式端面磨损试验机考察了蒸馏水润滑条件下Si3N4-hBN(六方氮化硼)复合陶瓷与Si3N4陶瓷配副时的摩擦磨损性能,并分别采用扫描电子显微镜、激光扫描显微镜、X光电子能谱和X射线能谱分析了摩擦面的形貌和物质组成.结果表明:在滴定法水润滑条件下,Si3N4-hBN/Si3N4配副的摩擦因数随hBN含量的增加而显著降低,当hBN体积分数为20%时,摩擦因数降至0.01,Si3N4-hBN的磨损率接近0;在浸入法水润滑条件下,Si3N4-hBN/Si3N4配副的摩擦因数均降至0.01.在滴定法水润滑条件下,磨屑不易被水带走,当Si3N4-hBN与Si3N4配副摩擦时,由于Si3N4-hBN摩擦面上hBN偏聚区域发生脆性断裂和剥落而形成剥落坑,磨屑在剥落坑中堆积并氧化、水解,反应产物富集于剥落坑中,进而在摩擦表面形成含B2O3和SiO2的摩擦化学反应膜,从而保护了Si3N4-hBN和Si3N4摩擦面,使其变得光滑,为发生流体润滑提供了条件.     

水化学和腐蚀温度对锆合金氧化膜中压应力的影响

在不同水化学条件下,对Zr-4和N18管状样品进行腐蚀实验,然后用氧化膜卷曲法测量腐蚀样品氧化膜中的压应力,研究腐蚀温度、水化学对氧化膜中压应力随厚度变化的影响规律.实验结果表明,Zr-4和N18样品氧化膜中的压应力均按360℃去离子水>400℃过热蒸汽>360℃L iOH水溶液的顺序依次减小.在360℃L iOH水溶液中腐蚀时,氧化膜中的压应力最低,这与L i+和OH-会渗入氧化膜,降低氧化锆表面自由能,从而加速氧化膜中空位的扩散凝聚、孔隙的形成和微裂纹发展的过程有关.高温使空位的扩散加快,促进了氧化膜中压应力的弛豫过程.     

氩气分压与膜厚对溅射Al膜微结构及应力的影响

在不同氩气分压下,用直流溅射法在室温Si基片上制备了不同厚度的Al膜。用光学干涉相移法和X射线衍射技术,对薄膜应力和微结构进行了测试分析。微结构分析表明:制备的Al膜均呈多晶状态,晶体结构仍为面心立方;氩气分压分别为1Pa和3Pa的Al膜相比,1Pa下制备的薄膜结晶程度明显优于3Pa下制备的薄膜。1Pa下Al膜平均晶粒尺寸随膜厚的增加由17.9nm逐渐增大到26.3nm;晶格常数由0.4037nm增大到0.4047nm,均比标准值0.40496nm稍小。应力分析表明:同一工作气体压强(氩气分压)下,Al膜的平均应力随着膜厚的增加变小,应力分布趋向均匀。相同时间1Pa和3Pa的Al膜,其微结构和应力有较大差别。     

脉冲电压下介质膜的击寿命

该文测量了电应力作用下栅介质膜中陷阱电荷积累、以及在撤除应力后陷阱电荷减少的规律,在此基础上提出了解释脉冲应力下栅介质膜击穿寿命的模型。并对样品的直流电压与脉冲电压下的击筹命进行测量比较,发现随着脉冲频率的增加,栅介质膜击寿命增加,实验结果与模型预期的相符。     

脉冲电压下介质膜的击穿寿命

该文测量了电应力作用下栅介质膜中陷阱电荷积累、以及在撤除应力后陷阱电荷减少的规律，在此基础上提出了解释脉冲应力下栅介质膜击穿寿命的模型。并对样品在直流电压与脉冲电压下的击穿寿命进行测量比较，发现随着脉冲频率的增加，栅介质膜击穿寿命增加，实验结果与模型预期的相符     

带有中间过渡层的Si3N4/Q235钎焊接头残余应力数值模拟

应用有限元软件ANSYS，对带有中间过渡层的Si3N4陶瓷与Q235金属钎焊接头的残余应力进行了三维有限元分析。分析了从高温1053K冷却到室温时接头残余应力的大小和分布情况，讨论了被连接材料本身结构形状尺寸、过渡层性能与厚度等因素对残余应力的影响规律，比较了有过渡层的方棒接头试件和圆棒接头试件残余应力的特征。这些分析结果，为工程实际提供有意义的参考。     

低N_2压下Si_3N_4/SiC复相粉末的自蔓延合成初探

探讨了硅粉与碳粉混合料在 0 5～ 0 6MPa的低氮气压下自蔓延高温合成 (SHS)的可行性 ,起始原料中加入适量的Si3N4作稀释剂 ,可促进Si粉向Si3N4转变。C粉量增加时产物粒度减小 ;体系的燃烧温度降低     

Si3N4／[SiC＋B4C]复合陶瓷的制备与性能研究

采用高分散、高稳定混合水悬浮液方法制备Si3N4／[SiC B4C]复合陶瓷，研究了亚微米B4c含量对Si3N4／[SiC B4C]复合陶瓷性能的影响以及断裂相变量与性能的关系，讨论了B4C应力诱导相变增韧机制与微米粒子强韧化机制迭加的可能性．     

自蔓延法制备Si3N4粉时的氮气压力

探讨了硅粉在普通氮气和高纯氮气中的高温自蔓延合成反应过程,分析了稀释剂、氮气纯度与压力、成型坯体的气孔率等工艺参数对硅粉自蔓延过程的点火、最高燃烧温度及产物特征的影响.从热力学、动力学及Si3N4热分解过程几个方面分析了低氮气压力下燃烧合成Si3N4的可行性.研究结果表明:只要最高燃烧温度不高于相应氮气压力下Si3N4的热分解温度,就可以用SHS方法合成Si3N4;并在氮气压力为0.6～2.6 MPa时.以纯硅粉为起始原料燃烧合成出游离硅含量小于O.5％,β与α相混合,粒度为1～2 μm的Si3N4粉末;低氮气压力下硅粉的自蔓延合成反应,必须要引入Si3N4稀释荆,压坯气孔率控制在0～70％,否则反应不能进行;体系最高燃烧温度随着氮气压力和压坯气孔率的增加而升高;所需的最低氮气压力随硅粉粒度增大而提高;产物形态沿圆柱样径向有差异,由外到里β—Si3N4相明显增加.     

Si3N4陶瓷超塑性的研究进展

综述了氮化硅及其复相陶瓷超塑性的研究进展论述了Si3N4及Sialon陶瓷的超塑性变形机理、微观特征和断裂特性在Si3N4和Sialon陶瓷的超塑性变形中,α→βSi3N4(β′Sialon)的相变以及βSi3N4(β′Sialon)的长大和晶界玻璃相的析晶引起的纤维强化,将影响Si3N4陶瓷超塑性的流变特性晶界玻璃相的重新分布使Si3N4的变形由牛顿流变向剪切增厚转变变形中的孔洞损伤和裂纹尖端的氧化引起裂纹的扩展,导致Si3N4的延伸率降低