Ti/Si和Ti/SiO_2/Si系统硅化物的形成

用AES、XPS、RBS和X射线衍射等技术研究了在稳态热退火和激光退火条件下,Ti/Si和 Ti/SiO_2/Si系统硅化物的形成.在 500—600℃稳态热退火条件下,Ti/Si系统形成 Ti_5Si_3、TiSi和 TiSi_2三种硅化物;高于 650℃,只存在TiSi_2.TiSi_2的生长服从 △x∝t~(1/2).Ti/SiO_2/Si系统,750℃以上退火,形成覆盖层为TiO 的Ti_5Si_3薄膜,△x∝t~(1/2). CW-Ar~+激火扫描退火Ti/Si样品,功率密度小于2.7kW/cm~2,产生固相反应;功率密度～3.8kW/cm~2,产生液相反应,并形成TiSi_2和纯Si的混合薄膜.对实验结果进行了讨论.     

W阻挡层对Al/TiSi_2/Si接触系统热稳定性的影响

用X射线衍射及I—V测量技术研究了W在Al/TiSi_2/Si接触系统中的作用,并与不加W阻挡层的情况作了比较。热稳定性的研究表明:在高达100℃退火时,W阻挡层能够阻止Al与TiSi_2的完全反应。对Al/W/TiSi_2/Si接触二极管的I—V测试表明,在480℃以内退火,势垒高度变化不大。当退火温度达500℃时,Si通过TiSi_2层扩散至W阻挡层而使之失效.     

用XPS研究快速热退火形成TiSi_2的热氧化

用XPS结合AES、SEM、XRD分析研究了快速热退火形成的TiSi_2经100—1000℃、20—60 的热氧化行为.TiSi_2表面由SiO_2+ TiO_2组成的混合层随着氧化温度的升高或是氧化时间的延长向SiO_2层过渡.提出一个“氧化时间两个阶段”的模型解释了实验结果.     

SIMOX薄膜上形成钛硅化物的研究

本文报道了在SIMOX(Separation by IMPlanted Oxygen)薄膜材料上制备钛硅化物的研究结果。研究表明,不同厚度的SIMOX薄膜材料上都形成了均匀的TiSi_2,其薄层电阻为4.0—4.5Ω/□,上层Si中的载流子峰值浓度达2×10~(20)/cm~3,获得了一种TiSi_2/n~+-Si/SiO_2/Si的多层结构。形成TiSi_2后,As原子在上层Si中的分布与SIMOX薄膜厚度有关,当上层Si很薄时,As原子在上层Si与SiO_2埋层的界面上的堆积是明显的。     

TiSi_2薄膜的形成特性及TiSi_2/多晶硅复合栅结构的研究

本文用反应生成和合金靶溅射两种方法生成了TiSi_2薄膜,并对其形成特性进行了研究,同时将所形成的TiSi_(?)薄膜应用于MOSFET和MOS电容的制作中.结合电学性反的测量和TEM(横截面)在位观察,研究了TiSi_2/多晶硅复合栅结构的特性,发现当多晶硅厚度小于某一临界值时,经高温炉退火后,SiO_2/Si界面将会产生许多新的界面在,SiO_(?)层中会产生缺陷.对离于注入和热扩散掺杂的两种样品,多晶硅层厚度的这个临界值几乎是相同的.根据我们的实验和分析结果,证实了在TiSi_2薄膜的形成过程中所引入的应力是产生上述现象的基本原因.     

高温工艺对TiSi_2/n~+-Poly-Si复合栅MOS电容特性及TiSi_2膜性质的影响

本文研究了高温退火过程对TiSi_2/n~+-POly-Si 复合栅MOS电容电学性能及TiSi_2膜特性的影响.结果表明,当炉退火温度高于900℃时,TiSi_2层厚度变的不均匀,甚至在某些地方不连续;TiSi_2/n~+Poly-Si 界面十分不平整;多晶硅中杂质外扩散十分严重; MOS电容的性能和电学参数变差.对于RTA过程,高温退火对MOS电容的电学特性没有产生不利影响,TiSi_2膜仍很均匀.所以,在 TiSi_2/Poly-Si复合栅结构工艺中,高温退火过程最好采用 RTA技术.     

用硅化物作注入阻挡层形成浅结

本文介绍一种在n型Si衬底上制备浅p~+-n结的方法。在Si衬底上通过固相反应形成一定厚度的TiSi_2薄膜后,穿过TiSi_2层进行离子注入掺杂,经快速热退火可形成浅P~+-n结。TiSi_2薄膜既作为离子注入时的阻挡层,减小离子注入深度,又作为器件的电极及互联引线。这是一种自对准工艺。     

应用于硅化物自对准技术的CoSi_2薄膜特性及形貌研究

本文应用炉退火和快速退火(RTA)两种方法,使Co和Si热反应制备界面较平整、电阻率低(～16μΩ·cm)的CoSi_2薄膜。采用XRD、AES、TEM(横截面)、SEM、四探针等分析测试手段,详细研究了Co和Si、SiO_2之间的反应,CoSi_2薄膜的电学特性及CoSi_2/Si,CoSi_2,SiO_2界面形貌。结果表明,CoSi_2是除TiSi_2外另一个可用于MOS自对准技术的硅化物。     

黏附层以及退火气氛对Au/Si共晶体系中硅扩散的影响研究

采用真空蒸镀方法在Si衬底上制备了Si/Au、Si/Ni/Au和Si/Ti/Au结构多层膜,进行多种条件下的退火实验,研究了不同黏附层对Au/Si共晶体系中硅扩散的影响.实验结果表明,黏附层对硅的扩散起到阻挡作用,Ti层与Ni层作为阻挡层在较低温度下发生失效,退火气氛对阻挡层的失效具有显著影响.这表明Au/Si体系中扩散阻挡层失效的机制并不是直接的固相反应.文章提出势垒模型来解释扩散阻挡层的失效机制.     

Al/TiSi_2/Si系统与肖特基势垒二极管的热稳定性

本文用x射线衍射及I—V测量法研究了Al/TiSi_2/Si系统热稳定性及肖特基势垒特性。热稳定性的研究结果表明;系统在550℃以下退火是热稳定的;在更高的温度下退火,Al开始与TiSi_2起反应,形成了(Ti_7Al_5)Si-(12)三元化合物。在进行电特性研究时,发现系统在450℃退火时,Al已渗透TiSi_2而使肖特基势垒二极管失效。     

Pt/Ti/Si三元固相反应生长PtSi过程的实验研究

采用离子溅射方法在硅衬底上淀积Pt/Ti/Si多层结构,研究了不同退火温度(500℃和800℃)、相同退火时间(30 min)固相反应形成PtSi薄膜的工艺.通过XRD、AES等测试方法,研究了原子的互扩散和反应过程.结果表明,在500℃退火时,由于Pt-Ti-O-Si过渡层的存在,使得Pt和Si反应不够充分,生成物中有部分Pt2Si存在,而800℃退火时,由于过渡层Ti与Si反应生成TiSi2,消耗了大量的Si,使得Pt与Si反应也不够充分.根据上述实验,给出了Pt/Ti/Si三元固相反应在不同退火温度下应采取的工艺务件.     

难熔金属硅化物的喇曼散射

用电子束蒸发方法在10~(-7)托真空中使单晶硅上蒸上一层Ti膜后,于N_2中进行从500-1000℃10秒钟的快速热退火,由激光喇曼光谱结合薄层电阻测量和转靶X射线衍射研究分析了TiSi_2的形成.退火温度高于680℃时,观察到207和244cm~(-1)波数处的两个TiSi_2的特征喇曼峰,当退火温度为580℃时,只有270,297和3ncm~(-1)的三个喇曼峰,这些可能是钛的氧化物和不包括TiSi的钛硅化物.     

Co/Ti/Si三元固相反应形成自对准TiN/CoSi_2复合薄膜

采用离子束溅射技术在Si片上先后连续淀积Ti膜和Co膜,对Co/Ti/Si三元体系固相反应特性进行了研究。在氮气氛下对Co/Ti/Si样品进行热处理,结果表明,样品薄层电阻及薄膜结构随热处理温度的升高发生显著变化。原来处于样品表面的Co穿过Ti膜与Si发生反应在薄膜内部形成钴硅化合物,在薄膜表面Ti与气氛中的N结合形成TiN。实验在有SiO_2图形的Si片上溅射Co/Ti,通过两步退火和选择腐蚀可在硅区域表面获得线条整齐的自对准TiN/CoSi_2复合薄膜。     

Co与Si和SiO_2在快速热退火中的反应

利用四探针、AES、XRD、XPS和SEM等技术研究了快速热退火中Co与Si和SiO_2反应动力学、相序、层的形貌。测量了薄层电阻与退火温度和时间的关系。结果表明,随退火温度的升高,淀积在硅衬底上的钴膜逐步转变为Co_2Si、CoSi_(?)最后完全转化为CoSi_2。CoSi_2对应的电阻率最低。Co与SiO_2不会反应,即使在1050℃的高温下也没有观察到任何形成钴硅化物的证据。     

TiSi_2/N~+-poly Si/SiO_2/Si MOS结构的电学特性

<正> 一、 引言 随着半导体器件向微小型化发展,电路的速度与栅极和互连材料密切相关。目前应用较广的多晶硅栅技术具有自对准形成源漏区、低阈值电压、高温热稳定性好等优点。但多晶硅的电阻率较高,严重影响了电路速度的提高。在多晶硅上生长一层具有高电导率的TiSi_2薄膜取代多晶硅作为栅电极,可以有效地克服多晶硅电阻率高的缺点,提高电路速度。 本实验采用NH_3等离子体增强热退火,使Ti/poly Si固相反应形成TiSi_2,同时表面形成一层很薄的TiN。TiN被证明是一层良好的扩散阻挡层。通过对TiN/TiSi_2复合薄膜的薄层电阻测试和MOS高频C—V测试,证明这种方法是可行的。     

（100）硅上硅化钽膜氧化性质的研究

本文综述了我们关于Tasi_2/(100)Si膜氧化性质研究的若干实验结果,其中包括常压和高压氧化下的氧化规律、氧化形貌、退火条件、氧化压力等因素对氧化过程中SiO_2-Tasi_x-Si三层结构内Si、Ta、O原子输运的影响。     

氧离子注入硅SOI结构的椭偏谱研究

本文利用椭偏光谱法测量了能量为200keV、剂量为2×10~(18)cm~(-2)的~(16)O~+注入Si以及退火样品.应用多层介质膜模型和有效介质近似,分析了这些样品的SIMOX结构的各层厚度以及各层中的主要组份.提出了从椭偏谱粗略估算表层Si及埋层SiO_2厚度的简单方法.研究结果表明,这种条件下的O~+注入Si可以形成SIMOX结构,经高温退火后,表层Si是较完整的单晶层,埋层SiO_2基本没有Si聚积物.椭偏谱的结果与背散射、扩展电阻测量和红外吸收光谱等结果作了比较.     

掺铒Al_2O_3/Si多层薄膜中纳米晶Si的形成和敏化效应

采用脉冲激光沉积制备了掺铒Al2O3/Si多层薄膜,在淀积过程中脉冲激光溅射产生的高能量Er原子渗透进入非晶硅层,并引入了额外的应力,在低退火温度下诱导形成纳米晶Si。利用纳米晶Si作为敏化剂有效地增强了Er3+在Al2O3中的光致发光。样品微观结构和发光强度的关系表明,获得高密度和小尺寸的纳米晶Si和Er3+处于良好的发光环境是实现优化发光的关键,最优化的Er3+发光强度在退火温度为600℃的条件下得到。     

n型SiC的Ni基欧姆接触中C空位作用的实验证明

通过在Si面p型4H-SiC外延层上使用P+离子注入来形成n阱.Ti和Ni依次淀积在有源区的表面,金属化退火后的XRD分析结果表明Ni2Si是主要的合金相.XEDS的结果表明在Ni2Si/SiC界面处存在一层无定型C.去除Ni2Si合金相与无定型C之后重新淀积金属,不经退火即可形成欧姆接触.同时,注入层的方块电阻Rsh从975下降到438Ω/□.结果表明,合金化退火过程中形成了起施主作用的C空位(VC).C空位提高了有效载流子浓度并对最终形成欧姆接触起到了重要作用.     

难熔金属硅化物TiSi_2对硅的接触性能研究

用电子束蒸发方法在硅上淀积一薄层Ti膜后,经750℃、10秒的真空快速热退火即可形成难熔金属硅化物TiSi_2.通过扫描电镜、俄歇能谱和PN结反向电流的检测,证实其对硅的接触性能较铝对硅的优越.由圆性传输线模型外推法测得TiSi_2对N~+-Si的接触电阻率要比Al对N~+-Si的低一个量级.这使 TiSi_2作为 LSI、VLSI中互连线的新材料,在缩小器件尺寸和改善亚微米N沟器件性能方面是大有前途的.