无氨氮化硅薄膜在MEMS硅腐蚀中的应用

研究了等离子体增强化学汽相淀积(PECVD)生长的无氨氮化硅薄膜作为掩蔽层在MEMS硅腐蚀工艺中的应用。比较了PECVD不同工艺条件(衬底温度和功率)以及不同四甲基氢氧化铵(TMAH)硅腐蚀液温度对无氨氮化硅薄膜硅腐蚀掩蔽效果的影响。通过优化无氨氮化硅薄膜生长条件和硅腐蚀液温度,得到了高质量的氮化硅薄膜,颗粒以及针孔密度较少,0.2μm以上颗粒度小于100,提高了硅腐蚀掩蔽选择比。实验结果显示优化生长条件的氮化硅薄膜(衬底温度350℃,功率30 W),在85℃的TMAH硅腐蚀液中,硅的腐蚀速率为68μm/h,氮化硅薄膜腐蚀速率为33.2 nm/h,硅与氮化硅的腐蚀选择比为2 048,满足MEMS体硅腐蚀工艺对于掩膜特性的要求。     

多孔硅微结构与场发射性能研究

采用阳极氧化及阴极还原表面处理技术制备性能稳定的纳米多孔硅薄膜.用原子力显微镜(AFM)表征多孔硅的表面形貌,用扫描电子显微镜(SEM)表征多孔硅的横截面结构.采用场发射测试装置研究了阳极氧化腐蚀时间及等离子表面处理对多孔硅场发射性能影响.结果表明,阳极氧化腐蚀时间越长,所得多孔硅场发射性能越好,相对应的开启电压越低,电流密度越大;等离子处理可有效提高场发射性能,等离子处理后的多孔硅薄膜作为阴极发射材料具有极大的潜能.     

三维掩膜硅各向异性腐蚀工艺释放微悬空结构

提出了一种新颖的基于三维掩膜的硅各向异性腐蚀工艺,即利用深反应离子刻蚀、湿法腐蚀等常规体硅刻蚀工艺和氧化、化学气相沉积(CVD)等薄膜工艺制作出具有三维结构的氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)薄膜,以该三维薄膜作为掩膜进行各向异性腐蚀,该工艺可以应用于MEMS微悬空结构的制作。利用该工艺成功地在单片n-Si(100)衬底上完成了一种十字梁结构的释放,并对腐蚀的过程和工艺参数进行了研究。     

抛光工艺对硅基Pb_(1-x)Ge_xTe薄膜性能的影响

研究了不同的抛光方法(机械抛光、化学腐蚀及化学机械抛光)对硅基板上沉积的Pb_(1-x)Ge_xTe薄膜性能的影响.研究表明,经化学机械抛光(SiO_2胶体或Cr~+)的硅基板上所沉积的Pb_(1-x)Ge_xTe薄膜具有致密的结构及平直的界面,其沉积速率也比在化学腐蚀抛光表面的沉积速率大7%或18%(分别对应<111>和<100>晶向);薄膜具有明显高于化学腐蚀抛光基板沉积薄膜的折射率,且折射率随温度的降低而增加,而低温下折射率随波长的增加而增加;化学腐蚀抛光基板沉积薄膜的折射率的增加量明显大于化学机械抛光基板沉积薄膜的增加量;薄膜层经机械抛光后,其膜层结构、组分及其深度分布均未改变,但透射率增加,消光系数有所改善,折射率有所降低.     

多孔硅薄膜的纵向均匀性及其光学特性研究

多孔硅样品使用脉冲电化学腐蚀法经过不同的腐蚀时间制备完成,使用反射光谱、光致发光光谱和SEM对多孔硅薄膜的纵向均匀性以及其光学特性进行了研究,还详细研究了随腐蚀深度变化的折射率和光学厚度(n*d)等光学参数。实验表明：随着腐蚀深度的增加,多孔硅薄膜的平均折射率n降低,即多孔度变大;多孔硅薄膜的光学厚度的形成速度减小;同时,反射光谱表现更弱的干涉性,表明薄膜的均匀性和界面的平整性变差;另外,光致发光谱的强度微弱变强。     

通过脉冲腐蚀形成的多孔硅薄膜的径向微结构和光学特性研究

使用反射光谱、光致发光光谱和SEM研究了通过脉冲腐蚀形成的多孔硅薄膜的径向折射率、光学和物理厚度。详细分析了沿径向方向多孔硅薄膜的径向折射率(n)和光学厚度(nd)与腐蚀中心之间的关系。实验结果表明：随着远离腐蚀中心,SEM图像表明：多孔硅样品的物理厚度缓慢变小,在腐蚀边缘,在径向58μm距离里,薄膜的物理厚度从2.48μm减少到1.72μm;此外,径向折射率n增加,即多孔度变小,同时,反射光谱强度显示出干涉振荡减弱,这意味着多孔硅薄膜的均匀性和界面的平整度变坏。光致发光谱的包络线显示蓝移的趋势,显示纳米微粒的尺寸减少。多孔硅微腔被制备用来研究多孔硅膜的径向光学特性,结果证实：在腐蚀中心,多孔硅膜的均匀性比边缘好。     

本征微晶硅薄膜的结构演变及其对太阳电池光伏性能的影响

采用高压射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)方法制备本征硅薄膜和n-i-P结构太阳电池,研究了氢稀释率对本征硅薄膜的电学特性和结构特性的影响.采用光发射谱(OES)和喇曼(Raman)散射光谱研究了处于过渡区的本征硅薄膜的纵向结构演变过程.结果表明:光发射谱和喇曼散射光谱可以作为研究硅薄膜的纵向结构演变有效手段.随着氢稀释率的增加,硅薄膜从非晶相向微晶相过渡时,其纵向结构的改变会严重影响硅薄膜太阳电池的光伏性能.     

双槽电化学腐蚀法制备多孔硅的孔隙率研究

采用双槽电化学腐蚀法制备多孔硅,主要研究了腐蚀条件及硅基体掺杂浓度对多孔硅孔隙率的影响,并且结合原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)技术对所制备的多孔硅的表面形貌和断面形貌进行了分析表征。研究发现,通过合理的选择工艺参数,可以制备具有特定孔隙率的多孔硅薄膜,可广泛的应用于微电子机械系统(MEMS)技术中。     

一维纳米硅光子晶体的制备与优化

采用双槽电化学腐蚀法制备了纳米多孔硅,主要研究了腐蚀时间和腐蚀电流对重掺杂p型(100)硅衬底上制备的多孔硅层有效光学厚度的影响,采用U-4100光谱仪、场发射扫描电子显微镜(FESEM)技术对所制备的多孔硅光子晶体的结构和有效光学厚度进行了分析表征。研究结果表明,通过合理地选择腐蚀时间和腐蚀电流,可以比较精确地制备特定有效光学厚度的多孔硅薄膜,此方法可广泛应用于纳米多孔硅光子晶体的制备中。     

纳米硅镶嵌氮化硅薄膜的制备与光致发光特性

为研究氮化硅薄膜发光材料的制备工艺及其光致发光机制,实验采用射频磁控反应溅射技术与热退火处理制备了纳米硅镶嵌氮化硅薄膜材料.利用红外光谱(IR)、X射线衍射谱(XRD)、能谱(EDS)和光致发光谱(PL),对不同工艺条件下薄膜样品的成分、结构和发光特性进行研究,发现在制备的富硅氮化硅薄膜材料中形成了纳米硅颗粒,并计算出其平均尺寸.在510 nm光激发下,观察到纳米硅发光峰,对样品发光机制进行了讨论,认为其较强的发光起因于缺陷态和纳米硅发光.     

热释电薄膜单片式UFPA器件微桥单元结构研究

采用RF溅射制备出Ba_(0.65)Sr_(0.35)TiO_3薄膜,剥离法制备出UFPA器件单元所需的图形化金属电极,TMAH溶液进行体硅腐蚀,并且使用保护胶和独特的夹具保护硅片正面免受腐蚀液的腐蚀.总结了一套制作微桥的简便可行的工艺流程,并最终在厚度为300μm的硅基片上成功的制备了厚度小于3 μm的面积为100 μm×100 μm的微桥单元结构.该微桥单元可以满足制备热释电薄膜单片式UFPA器件的要求.     

富硅量不同的富硅氮化硅薄膜的光致发光研究

采用等离子体增强化学气相沉积方法(PECVD)，在低衬底温度下制备了系列富硅量不同的富硅氮化硅薄膜。且所有样品分别经过不同温度的退火。通过X射线光电子能谱(XPS)的测试证实了薄膜中硅团簇的存在。对不同富硅量的氮化硅薄膜做了红外和光致发光的比较研究。由不同富硅量薄膜中硅团簇的尺寸变化对发光峰的影响。得出了发光来源于包埋于氮化硅薄膜中由于量子限制效应而使带隙增大了的硅团簇。     

材料制备工艺

N2002-07682 0224657电子情报通信学会技术研究报告:硅材料与器件SDM2000-167～186(信学技报,Vol.100,No.517)[汇,日]/日本电子情报通信学会.—2000.12.—134P.(L)本文集为半导体硅以及相关材料评价专辑,收录的20篇论文主要涉及:硅表面腐蚀技术与模拟,硅中缺陷分布,SiGeC 混晶半导体的外延生长,低温多晶硅薄膜晶体管,多晶硅薄膜结晶生长,低温多硅 TFT 热     

用快原子轰击质谱法研究Si_3N_4-GaAs薄膜的深度分布

利用快原子轰击质谱分析技术(FAB-MS)研究了Si_3N_4-GaAs薄膜的剖面分布.根据获得的硅离子电流纵向分布曲线,可以计算出Si_3N_4薄膜的厚度及观察过渡区的分布情况.还利用在不同质量处获得的离子电流曲线及相应于峰值的质谱图,研究了薄膜表面及界面的杂质沾污情况.FAB-MS有助于改进出Si_3N_4薄膜的生长工艺,特别是为原材料选择、清洗条件、腐蚀条件、沾污控制等提供了依据,从而生长出纯度和厚度符合要求的Si_3N_4薄膜.     

半导体器件

Y2000-62264-341 0014396功率电子学用的新颖碳化硅二极管和最新技术水平硅二极管比较评价=A comparative evaluation of new sili-con carbide diodes and state-of-the-art silicon diodes forpower electronic applications[会,英]/Elasser,A.&Kheraluwala,M.//1999 IEEE Industry ApplicationsMeeting,Vol.1.—341～345(PC)     

基于黑硅吸收层的多层组合纳米膜红外探测器敏感元件的制备及研究

采用sol-gel（溶胶-凝胶）技术在SOI 基底上制备了多层组合结构的纳米薄膜（PT/PZT/PT～PT/PZT/PT）,采取金属键合技术,将薄膜作为敏感元件翻转与另一高热阻抗基底对接键合,然后腐蚀SOI 上的底层硅和氧化硅,最终SOI 材料上制备出具有锥状森林结构的黑硅作为吸收层得到一种新颖的敏感元件。重点开展高检测性能的薄膜结构和黑硅吸收层的加工工艺及其敏感机理研究,为实现气体传感器微型化、集成化与批量生产奠定技术基础。     

半导体器件

Y99-61799-365 0007491场发射阵列的技术与材料=Field emitter arrays tech-nologies and materials[会,英]/Kleps,I.& Banoiu,G.//Proceedings of 1998 International SemiconductorConference,Vol.2.—365～368(UG)利用不同的微加工技术已加工出具有各种图形特点的硅发射阵列。其发射极的几何形状能利用变化其技术参数(腐蚀率,选择性和表面形貌)进行修正。为改进其场发射特性,还能用各种材料对硅发射极进行包敷。参10     

TMAH+Triton中Si湿法腐蚀机理研究现状

在微机电系统(MEMS)领域硅各向异性湿法腐蚀是制作许多元器件的一项重要技术,加入非离子型表面活性剂的腐蚀液可以在硅基片上制作出各种形状,但是对于真正的腐蚀机理还有待进一步研究。介绍了硅湿法腐蚀机理的研究现状,通过不同腐蚀条件下得出的不同腐蚀结果分析其腐蚀机理。介绍了当非离子型表面活性剂加入碱性溶液时固体表面的活性剂吸附层结构,重点介绍了表面活性剂Triton X-100加入各向异性碱性腐蚀剂四甲基氢氧化铵(TMAH)后对活性剂吸附状态和硅腐蚀速率产生影响的根本原因。不同晶向硅表面的H基和OH基数量会影响其表面活性剂的吸附能力,硅在纯TMAH腐蚀液和加入活性剂Triton后的TMAH腐蚀液中的腐蚀速率存在一定差异,高质量分数的TMAH下加入不同体积分数的Triton时,不同晶面在活性剂吸附和腐蚀速率上也存在不同,给出了出现这些现象的机理分析。研究硅腐蚀机理可以为器件设计提供有效的理论支持,有助于制作更多新的MEMS结构。     

纳米硅层状薄膜及其p-i-n太阳能电池的研制

通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法分别制备了本征、掺磷和掺硼的氢化纳米硅薄膜(nc-Si:H),并制备出纳米硅复合层状薄膜.对薄膜样品进行了喇曼(Raman)散射谱,X射线衍射等分析测试.结果表明:掺杂元素对纳米硅薄膜的晶态比和晶粒大小存在不同程度的影响;通过薄膜表面衍射(XRD)可得到硅的(111),(220)和(311)三个晶面衍射峰;并在制得的纳米硅复合层状薄膜的基础上,制备了结构为Al/ITO/n+-nc-Si:H/i-nc-Si:H/p-c-Si/Al/Ag的太阳能电池.该电池的开路电压、短路电流和填充因子与非晶硅太阳电池相比,均得到很大的提高.     

LPCVD氮化硅薄膜工艺研究

氮化硅薄膜在半导体器件制造、薄膜加工、MEMS中有着广泛的应用。利用低压化学气相淀积（LPCVD）技术,在800℃温度下,不同的工艺气体流量比生成的氮化硅薄膜,其薄膜成份中的硅氮比会有不同,造成薄膜特性也不同。通过测试氮化硅薄膜在缓冲腐蚀液（BOE）中的腐蚀速率,来推定氮化硅所含硅氮成分,寻找出适合生产的最佳工艺条件。