多晶硅薄膜淀积的核化和早期生长

研究了在常压SiH_4-H_2系统中,于1050C下,在不同衬底上所获得的多晶硅淀积层的结构和核化生长过程。实验发现,衬底性质对核化过程和早期淀积层结构有影响。与热生长SiQ_2衬底比较,SiO_2+Si_3N_4 复合衬底上的淀积具有核化过程发生早,岛核尺寸小密度高,淀积层晶粒细密等特点。SiO_2 同H_2及淀积硅的反应是影响高温条件下在SiO_2衬底上核化和生长的原因。文章还讨论了核化阶段的相变过程。     

单晶硅/多晶硅同步定积过程中的边缘效应及二维扩散滞流层模型

在选择复盖SiO_2或Si_■N_4的硅衬底上,进行了单晶硅和多晶硅的同步淀积实验。对于SiO_2-Si衬底,在相当广泛的实验条件下,观察到在SiO_2-Si边界附近存在着异常核化现象。即边缘效应,而在Si_3N_4-Si衬底上则不出现边缘效应。本文认为边缘效应的起因在于反应物沿衬底表面的水平扩散流,并提出了一个二维扩散滞流层模型。从这个模型出发,可以半定量地估计各工艺参数与边缘效应的关系,理论与实验观察很好地一致。     

MNOS可变阈值晶体管的研制

本文报导了用高纯氮气携带液氧蒸汽进入氧化炉生长约20A(?)的可隧穿的超薄SiO_2膜,以及用SiH_4—NH_3体系的LPCVD技术淀积具有电荷存储特性的Si_3N_4膜,从而制作出MNOS结构的可变阈值晶体管。这种晶体管的阈值电压窗口约17伏,且具有不破坏的读出特性。     

新型块状氮化硅气凝胶的制备及表征

以尿素为氮源,通过溶胶-凝胶法并结合超临界干燥、惰性氛围碳化、碳热还原和空气除碳等工艺制备块状氮化硅(Si_3N_4)气凝胶。通过不同温度热处理,研究Si_3N_4气凝胶的形成过程及机制。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X线光电子能谱仪(XPS)、N_2吸附-脱附仪分析材料的相组成、微观结构和孔结构等。结果表明:当热处理温度为1 500℃时,体系中以Si_3N_4相为主,继续升高热处理温度至1 600℃时,Si_3N_4相转化为SiC相。Si_3N_4气凝胶中Si_3N_4相和SiO_2相分别占74.4%和25.6%。Si_3N_4气凝胶以Si_3N_4纳米颗粒的形式存在,其粒径为20～40 nm,孔径为20～40 nm,比表面积高达519.58 m~2/g。Si_3N_4气凝胶的室温热导率为0.045 W/(m·K),其形成机制是基于C、SiO_2和N_2之间的气-固(VS)生长。     

立式冷壁反应器中化学气相淀积TiN涂层 Ⅰ.淀积参数对反应速率和涂层质量的影响

在立式冷壁CVD反应器中,用TiCl_4-H_2N_2和TiCl_4-H_2N_2-Ar为反应物源,在YT15硬质合金刀片上淀积TiN涂层。研究了淀积参数对淀积薄膜质量和淀积速率的影响。得到的TiN_x涂层外观光洁,呈金黄色,x为0.8～1.6,淀积速率15～60m~(-6)/h,显微硬度1800～2200HV,淀积反应为扩散过程控制;表观活化能为46.5kJ/mol。实验表明,TiN在冷壁反应器中的淀积速率远大于在热壁反应器中的淀积速率。     

热氮化SiO_2膜的抗氧化机理的AES研究

1 引言VLSI(very large scale Integration)性能的不断改善,元件尺寸的逐步减少,要求介质膜在超薄(～100A)的情况下具有优良的性能。热生长的SiO_2膜,在厚度小于250A时,因其缺陷密度较大,对某些杂质掩蔽能力变弱,致使超薄Si0_2膜不能满足超大规模集成电路发展的需要。然而,通过Si或SiO_2膜的热氮化则可得到高质量的超薄介质膜。这样,不仅能克服超薄热生长SiO_2膜的主要缺点,也避免了在Si_3N_4-SiO_2结构(如MNOS器件)中的介质界面陷阱效应。     

MNOS存储晶体管的研制

用液氮温度下的液氧蒸汽作为氧源,控制 O_2/N_2值在10~(-2)至10~(-3)可生长性能和重复性均为良好的可隧穿的超薄氧化层,结合用 SiH_4—NH_3体系的 LPCVD 技术,所淀积的具有电荷存储陷阱的 Si_3N_4膜能成功地制造 MNOS 结构存储晶体管。经测试,这种晶体管阈值窗口可设置在6V,对于管子处于高导态时,保留时间为10~3min,闽值电压变化的典型值为1V;当管子处于低导态时,其保留时间为3×10~3min 时阈电压变化的典型值为0.2V。这种存储管可擦写的次数为10~5以上。表明存储晶体管具有良好的器件特性。     

一种新型负阻开关器件(MISS)的实验研究

本文对具有Si_3N_4薄绝缘层MISS器件进行了实验研究,这种器件与PnPn二极管相比,有更高的光敏性,更高的开关速度和易集成化,在Si_3N_4器件中第一次发现也具有双态特性,并解释为在中性n型区中电子和空穴存贮效应引起的。     

用铝合金中间层连接Si_3N_4和低碳钢

利用Thermorestor-W焊接热模拟试验机,采用适当的焊接参数和工艺,能够用铝合金中间层固相扩散连接Si_3N_4和低碳钢。在连接温度下,铝合金Si_3N_4进入孔洞中形成机械连接,而铝合金与Si_3N_4连接的主要机理是铝与Si_3N_4发生固相反应生成AlN。当温度大于530℃时,铝合金/Si_3N_4界面Al,Si扩散层厚度基本上不随温度升高而变化。Si_3N_4/铝合金/低碳钢接头的剪切强度取决于铝合金/钢界面强度,且随扩散连接温度上升而增加。     

LPCVD设备维护保养的重要性分析

LPCVD设备是目前国内外半导体集成电路,半导体光电器件制备工艺中常用的CVD设备之一。简要分析正硅酸乙酯源低压化学气相淀积法淀积SiO_2膜过程中产生的问题,并根据实际使用的经验,对低压化学气相淀积法设备在生产过程中出现的问题进行讨论,分析和总结其维护及保养措施。     

激光法合成Si_3N_4超细粉的机理和工艺研究

本文介绍了激光驱动气相合成Si_3N_4超细粉的反应机理、工艺装置及工艺流程试验。对制得的Si_3N_4超细粉的形貌、成份等物性作了分析。     

由氨解法制备的Si_3N_4粉末的表面元素状态

用XPS表面分析,研究了由氨解法在不同温度下热解所得的Si_3N_4粉末,并与由硅粉氮化所得的商用Si_3N_4粉末作了比较。由氨解法制备的Si_3N_4粉末其表面存在两种状态的氧:结合状态的氧和吸附态的氧,其表面组成为Si_(2.2-2.7)N_(2.9-3.7)O。由硅粉氮化所制得Si_3N_4其表面也存在两种状态的氧,其表面组成则为Si_(0.8)N_(0.8)O。     

Si_3N_4对两步热压Y-α-sialon陶瓷结构与性能的影响

为研究Si_3N_4粉末对陶瓷相组成、微观结构、光学性能以及力学性能的影响,采用两步热压烧结方法分别以UBE和Starck两个公司生产的Si_3N_4粉末为原料制备了设计成分为Y_(0.4)Si_(9.8)Al_(2.2)O_(1.0)N_(15)的α-sialon陶瓷.实验结果表明:UBE生产的Si_3N_4粉末有利于制备相组成为单相α-sialon、以等轴晶为主、晶粒整体发育良好且分布较均齐的Y-α-sialon陶瓷,与以Starck生产的Si_3N_4为原料制备的陶瓷相比,该陶瓷光学透过率较高;以Starck生产的Si_3N_4粉末制备的sialon陶瓷中除主相α-sialon外,还存在少量β-sialon和Si,细小及粗大晶粒共存,与以UBE生产的Si_3N_4为原料制备的陶瓷相比,该陶瓷硬度较高,但断裂韧性稍差.     

无毒性非氧化物添加剂的Si_3N_4陶瓷的显微组织

采用ZrN作为添加剂热压烧结的Si_3N_4陶瓷材材料进行了透射电子显微镜观察和能谱EDS分析。观察结果表明:烧结的陶瓷中由于晶界残留的玻璃相数量较少,主要分布在三晶粒间界处,从而显著改善了Si_3N_4材料的高温性能;在这种材料中有许多弥散分布的ZrN相存在,可阻碍裂纹扩展,也起着提高Si_3N_4材料的强度和韧性的作用;用高分辨电子显微术观察到α’-Si_3N_4晶粒中存在不同的超结构。     

渗氮温度对取向硅钢抑制剂状态的影响

采用低温高磁感取向硅钢(Hi-B钢),分别于660、770、900℃三个温度下进行渗氮试验。借助SEM、EDS、EPMA等技术,对比研究了不同渗氮温度下硅钢中"获得抑制剂"的析出行为及分布情况。结果表明,较低的渗氮温度有利于钢中渗氮量的提高;660、770℃下渗氮试样表层的析出相主要为Si_3N_4,而900℃下渗氮试样表层析出相主要为(Al,Si)N。660℃下渗氮形成的Si_3N_4析出相最多,分布于晶内和晶界处,770℃下渗氮形成的Si_3N_4主要分布于晶界处,而900℃下形成的Si_3N_4大部分已经转化为(Al,Si)N。     

Reaction mechanism for in-situ β-Si Al ON formation in Fe_3Si–Si_3N_4–Al_2O_3 composites

In this work,Fe_3Si–Si_3N_4–Al_2O_3 composites were prepared at 1300°C in an N_2 atmosphere using fused corundum and tabular alumina particles,Al_2O_3 fine powder,and ferrosilicon nitride(Fe_3Si–Si_3N_4) as raw materials and thermosetting phenolic resin as a binder.The effect of ferrosilicon nitride with different concentrations(0wt%,5wt%,10wt%,15wt%,20wt%,and 25wt%) on the properties of Fe_3Si–Si_3N_4–Al_2O_3 composites was investigated.The results show that the apparent porosity varies between 10.3% and 17.3%,the bulk density varies from 2.94 g/cm~3 and 3.30 g/cm~3,and the cold crushing strength ranges from 67 MPa to 93 MPa.Under the experimental conditions,ferrosilicon nitride,whose content decreases substantially,is unstable;part of the ferrosilicon nitride is converted into Fe_2C,whereas the remainder is retained,eventually forming the ferrosilicon alloy.Thermodynamic assessment of the Si_5AlON_7 indicated that the ferrosilicon alloy accelerated the reactions between Si_3N_4 and α-Al_2O_3 fine powder and that Si in the ferrosilicon alloy was nitrided directly,forming β-Si Al ON simultaneously.In addition,fused corundum did not react directly with Si_3N_4 because of its low reactivity.     

氮气流量对非晶SiN_x到含有Si_3N_4晶粒的富硅-SiN_x薄膜转变的影响

基于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,应用高纯硅烷和氮气为反应气体,通过设置氮气流量分别为100 sccm、200 sccm、300 sccm和400 sccm四个梯度,研究非晶SiN_x到含有Si_3N_4晶粒的富硅SiN_x薄膜材料转变的影响,并利用傅里叶红外变换谱、紫外-可见光谱和X射线衍射谱对薄膜样品结构进行表征.结果表明,随着N_2流量的增加,SiN_x薄膜中氮原子浓度减小,Si-N键密度减小,Si-H键密度增加,薄膜中出现Si-Si键并且密度逐渐增加,非晶SiN_x逐渐向富硅SiN_x薄膜转变.同时薄膜光学带隙逐渐变大,缺陷态密度增加,微观结构的有序度减小,也说明N_2的增加对富硅SiN_x薄膜产生有促进作用.此外,薄膜内出现了Si_3N_4结晶颗粒,且晶粒尺度随着N_2流量增加而减小,进一步说明薄膜从非晶SiN_x逐渐向含Si_3N_4结晶颗粒的富硅SiN_x转变.该实验证明了采用PECVD技术制备SiN_x薄膜时,通过控制N_2流量,有助于薄膜从非晶SiN_x逐渐向含有结晶的Si_3N_4的富硅SiN_x薄膜转变.     

中性载体为活性物质的PVC膜K~+-ISFET及其敏感机理分析

本文阐述以Si_3N_4/SiO_2为绝缘膜.用4.4二叔丁基二苯并-30-王冠-10作为活性物质的钾离子敏感半导体探头的研制成功,并对其特性及钾离子敏感性进行了研究。实验结果说明,它具有理想的PK灵敏度和良好的稳定性.应用“偶极子模型”,从理论上分析钾离子敏感机理.     

用激光干涉法分析薄膜应力

本文叙述了激光干涉弯曲晶片薄膜应力测定法的原理。依据这一原理建立了薄膜应力分析系统,并实际分析了作为X射线掩模基膜的Si_3N_4膜中的应力。用Stoney公式计算出Si_3N_4膜的内应力为6.4×10~8dyn/cm~2。     

SiO_2/GaAs界面的AES深度分析

利用 AES 和离子溅射剥离技术,对 SiO_2/GaAs 界面进行了深度分布测量.SiO_2膜是采用 CVD 方法在400℃下淀积在 GaAs 衬底上的.结果表明,在界面区中存在 Ga的氧化物(可能是 Ga_2O_3)和自由元素 As,即这种界面实际上是 SiO_2/Ga 的氧化物十元素As/GaAs 系统.