五氧化二钽薄膜的Ⅰ-Ⅴ特性

采用直流脉冲反应磁控溅射方法制备了高介电常数五氧化二钽(Ta2O5)薄膜.利用Ta/Ta2O5/Ta的MIM电容结构分析了Ta2O5的电学性能,研究了上电极面积对Ⅰ-Ⅴ特性的影响、Ⅰ-Ⅴ曲线的对称性和零点偏移以及薄膜缺陷和基底粗糙度对MIM电学性能的影响.结果表明,随着上电极面积增大,电容的漏电流密度增大,击穿场强减小.氧化钽薄膜中缺陷的存在和粗糙度增大容易引起漏电流增大,击穿强度降低.当上电极直径为1 mm时,MIM电容的性能最佳:击穿强度为2.22MV/cm,漏电流密度低于1×10-8A/cm2.     

五氧化二钽薄膜的I—V特性

采用直流脉冲反应磁控溅射方法制备了高介电常数五氧化二钽(Ta_2O_5)薄膜。利用Ta/Ta_2O_5/Ta的MIM电容结构分析了Ta_2O_5的电学性能,研究了上电极面积对I-V特性的影响、I-V曲线的对称性和零点偏移以及薄膜缺陷和基底粗糙度对MIM电学性能的影响。结果表明,随着上电极面积增大,电容的漏电流密度增大,击穿场强减小。氧化钽薄膜中缺陷的存在和粗糙度增大容易引起漏电流增大,击穿强度降低。当上电极直径为1mm时,MIM电容的性能最佳:击穿强度为2.22MV/cm,漏电流密度低于1×10~(-8)A/cm~2。     

低应力Si_3N_4介质膜的制备工艺优化

低应力Si3N4介质膜对于制作微结构传感器是非常重要的。本文通过采用正交试验设计,优化出Si3N4介质膜制备的低应力工艺参数,并给出了Si3N4薄膜应力的测试方法和测试结果。     

用于制备具有超光滑表面异质集成4英寸硅基砷化镓薄膜的高效离子剥离技术（英文）

在Si衬底上将单晶GaAs薄膜与其进行异质集成有望为硅基光电集成提供新的材料平台.本文基于对GaAs材料剥离机理的分析阐述,优化了GaAs薄膜转移工艺的离子注入条件.结果表明,相比于He离子单独注入,由于较小的热预算和注入后相对更低的缺陷密度, He/H离子共注入对于GaAs薄膜转移更高效.以Al₂O₃为键合介质层,通过优化的离子剥离技术成功地将4英寸GaAs薄膜转移到Si(100)衬底上.探索了包括化学机械抛光、臭氧辐照氧化和KOH清洗的表面处理工艺,以将转移后GaAs薄膜的表面质量提高到可以高质量外延的水平.在400°C退火1 h后,转移的GaAs薄膜单晶质量进一步提高, X射线摇摆曲线的半峰全宽仅为89.03 arcsec.     

Si3N4/TiC纳米复合陶瓷材料R曲线行为

在微米Si3N4基体中加入亚微米Si3N4及纳米TiC颗粒,热压烧结制备出力学性能良好的Si3N4/TiC纳米复合陶瓷材料。采用压痕-弯曲强度法测定了复合材料的裂纹扩展阻力曲线(R曲线)。结果表明:材料呈现出上升的阻力曲线特性,显示出增强的抗裂纹扩展能力。其中,加入质量分数为10%亚微米Si3N4颗粒和15%纳米TiC颗粒的复合材料显示出较为优越的抗裂纹扩展能力,其阻力曲线上升最陡,上升幅度最大。分析表明:弥散的TiC粒子同基体之间弹性模量和热膨胀失配以及Si3N4类晶须拔出与桥联补强协同增韧,有助于纳米复合材料抑制主裂纹失稳扩展,导致复合材料的阻力曲线行为。     

射频集成电路用高性能金属—绝缘体—金属电容的研究

随着无线通讯技术的快速发展,高性能金属-绝缘体-金属(MIM)电容器已引起人们的极大关注,成为下一代射频集成电路的必然选择。本文从MIM电容的技术背景、制备方法、绝缘介质的设计以及电极材料几个方面,对MIM电容器件的研究进展进行了较全面的综述,可望为开发下一代射频集成电路用高性能MIM电容提供技术指导。     

Ta基纳米薄膜扩散阻挡特性的比较研究

采用直流磁控溅射方法在p型(100)Si衬底上制备了Cu/Ta、Cu/Ta-N和Cu/Ta-Al-N复合膜,并对薄膜样品进行了卤钨灯快速热退火.用四探针电阻测试仪(FPP)、AFM、SEM、Alpha-step IQ台阶仪和XRD等分析测试方法对样品的形貌结构与特性进行了分析表征,并对N和Al的掺杂机理进行了讨论.实验结果表明,Ta、Ta-N和Ta-Al-N膜层的Cu扩散阻挡特性逐渐增强,Ta/Si界面上的反应和Cu通过多晶Ta膜扩散到Si底并形成Cu3Si共同导致了Ta阻挡层的失效,而Cu通过Ta-N和Ta-Al-N结晶后产生的晶界扩散到Si底并形成Cu3Si是两者失效的唯一机制.N的掺入促进了非晶薄膜的形成且有利于消除界面反应,而Al的掺入将进一步提高薄膜的结晶温度和热稳定性.     

Si3N4薄膜的表面微观特性

利用偏心静电单探针诊断了反应室内的等离子体密度的空间分布;在不同的工艺条件下制备了Si3N4薄膜,由STM和Telystep-Hobbso轮廓仪研究了ECR－PECVD制备的Si3N4薄膜的表面微观特性,分析了沉积温度对ECR－PECVD制备的Si3N4薄膜表面平整度特性影响的物理机理;结果表明ECR－PECVD制备的薄膜是一种表面均匀致密的纳米Si3N4薄膜。     

温度对氮化硅材料动态疲劳特性的影响

研究了一种Si3N4陶瓷材料在室温、800及1100℃条件下的动态疲劳特性．结果发现与ZrO2及玻璃陶瓷相似，在高应力速率区，仍出现断裂应力随应力速率的提高而迅速下降的现象。同时应力腐蚀指数n随温度的升高而下降．通过断口分析，表明Si3N4陶瓷材料高温动态疲劳失效主要是由于晶间玻璃相软化流动造成的．     

片式多层陶瓷电容失效原因分析

在某型产品的电性能测试过程中,片式多层陶瓷电容发生击穿打火的故障。通过宏观检验、扫描电镜分析、线膨胀系数测试、热重分析等方法,分析了该电容失效的原因。结果表明:片式多层陶瓷电容失效的原因是固定用环氧胶的线膨胀系数与电容陶瓷体的线膨胀系数相差较大,在经历温度冲击时,环氧胶产生的交变热应力过大,导致电容陶瓷开裂。最后根据失效原因,提出增加真空涂覆工序的改进措施,有效避免了类似失效事件的再发生。     

基于新型纳米复合介电材料的嵌入式微电容制备及特性

嵌入式微电容技术是一种能够使电子器件微型化,并提高其性能及可靠性的方法.研究适用于嵌入式环境的高介电材料,有着重要的意义.采用粒径为92 nm的钛酸钡（BaTiO3）颗粒作为纳米无机填充颗粒,选用聚酰亚胺（PI）作为有机基体制备新型BaTiO3/PI纳米复合薄膜,并对该薄膜的介电性能、耐压特性及温度特性进行了测试;并采用光刻、溅射、刻蚀等工艺,对BaTiO3/PI纳米复合薄膜进行图形化研究,制造嵌入式微电容器件原型,其后对该器件的介电性能进行了测试.测试结果显示,嵌入式电容器件原型的介电常数在低频下达到15以上,击穿场强达到58 MV/m以上,而刻蚀和溅射工艺对薄膜的性能影响不大.     

Characteristics of SiO2/Si3N4/SiO2 stacked-gate dielectrics obtained via atomic-layer deposition

An interpoly-stacked dielectric film with a SiO2/Si3N4/SiO2/Si (ONO) structure was prepared via the atomic-layer deposition method. The multilayer structure of the ONO film with triple interfaces was investigated via medium-energy ion scattering (MEIS). A few defects in the interface layer of the ONO structure were detected. From the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results, it was presumed that the interface layer with defects in the MEIS result is due to the formation of an oxynitride layer on the unstable and rougher Si3N4 layer via. By measuring the I-V characteristics, the leakage current density and breakdown field of the ONO film were determined to be 3.4 x 10(-9) A/cm2 and 10.86 MV/cm, respectively. By estimation the C-V curve, the flat band (V(FB)) of the ONO film shifted to a negative voltage (-1.14 V), the dielectric constant (K(ONO)) of the ONO film was 5.79, and the effective interface-trapped charge density of the ONO film was about 4.96 x 10(11)/cm2.     

纳米SiC纤维改性短切碳纤维增强Si_3N_4陶瓷介电响应及吸波性能

以甲基三氯硅烷为原料,采用催化化学气相沉积(CCVD)工艺在短切碳纤维(C_(fd))表面制备了纳米SiC纤维(nano SiC_f)改性层,并采用凝胶注模-无压烧结工艺制备了nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4和C_(fd)/Si_3N_4复合材料。使用矢量网络分析仪研究了nano SiC_f-C_(fd)和C_(fd)对Si_3N_4陶瓷在X波段(8.2~12.4GHz)的介电响应和吸波性能的影响。结果表明:nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4和C_(fd)/Si_3N_4复合材料的复介电常数和介电损耗角正切值(tanδ)均随纤维添加量增加而增大;相同纤维含量时,nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4复合材料的介电常数实部比C_(fd)/Si_3N_4复合材料有所降低,但损耗角正切升高。反射损耗结果表明:nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4复合材料拥有更优的电磁波吸收效果。nano SiC_f-C_(fd)含量为2wt%、d=2.5mm时,出现最大吸收峰-14.95dB,反射损耗优于-5dB,波段频宽达3.5GHz。nano SiC_f界面改性能有效提高C_(fd)/Si_3N_4复合材料的吸波性能。     

Mechanical vs. electrical failure mechanisms in high voltage,high energy density multilayer ceramic capacitors

Causes of breakdown, both mechanical and electrical, in high voltage, high energy density, BaTiO₃ capacitors were studied. The flexural strength of the capacitors was 96 MPa. Failure was due to surface defects or pores close to the surfaces of the samples. The dielectric breakdown strength of the samples was 181 kV/cm. The causes of breakdown were either electrode end effects or pores between the dielectric and electrode layers. Weibull statistics were used to determine if there was a correlation between mechanical failure and dielectric breakdown. A strong correlation between the two types of failure was not found in the study, in contrast to earlier studies of single dielectric layer capacitor materials.     

新型多纤维陶瓷电容器的设计

提出了一种新型多纤维陶瓷电容器(MFC)。MFC由众多纤维电容器并联而成，而每根纤维电容器由内电极(导电纤维)、介电层和外电极构成。理论分析表明，当纤维直径与介电层厚度相匹配时，MFC的电容比多层电容器(MLC)的电容大，而且MFC也具有更优异的抗击穿性能。     

Evaporated insulating layers for thin film circuits

The basic properties of a new glass-forming dielectric material were studied with regard to its application in thin film circuits. Direct evaporation by electron bombardment leads to highly insulating layers with good reproducibility. Thin film capacitors are deposited in a high vacuum onto glass substrates or glazed ceramics through metal masks.

The dielectric constant of =3.7 and the high breakdown field of about 4–7 MV cm⁻¹ are important for conductor cross-overs. This material is also of interest as a highly stable capacitor dielectric because of its low loss (tan δ=0.2%) and a temperature coefficient of about +25 ppm K⁻¹.     

氮化硅/聚苯乙烯复合电子基板材料制备及性能

以Si3N4粉末作为增强组元与颗粒状聚苯乙烯进行复合,用热模压法制备了氮化硅/聚苯乙烯复合电子基板材料。研究了Si3N4含量和聚苯乙烯颗粒大小对复合材料导热性能和介电性能的影响,通过理论分析确定了影响导热性能的主要因素。研究结果表明,随Si3N4含量的增加,复合材料中粉末形成导热网络,复合材料的热导率也随之增加,聚苯乙烯颗粒尺寸越大,复合材料热导率越大。热导率的增加与导热网络的形成有关,增加Si3N4含量和聚苯乙烯颗粒尺寸都有助于导热网络的形成。复合材料的介电常数取决于复合材料体系组元的体积含量。     

BN含量对多孔BN/Si3N4陶瓷结构和性能的影响

以氮化硅(Si₃N₄)为基体, 氮化硼(BN)为添加剂, 叔丁醇为溶剂, 采用凝胶注模成型与无压烧结工艺(温度为1750 ℃、保温时间为1.5 h、流动N₂气氛), 成功制备出具有一定强度和低介电常数的多孔BN/Si₃N₄陶瓷。在浆料中初始固相含量固定为15%体积分数的基础上, 研究了BN含量对多孔Si₃N₄陶瓷材料的气孔率、物相组成及显微结构的影响, 分析了抗弯强度、介电常数与结构之间的关系。结果表明, 通过改变BN含量可制备出气孔率为55.1%~66.2%的多孔Si₃N₄陶瓷; 多孔BN/Si₃N₄复合陶瓷的介电常数随着BN含量的增加而减小, 为3.39~2.25; 抗弯强度随BN含量提高而有所下降, BN质量分数为2.5%时, 抗弯强度最高, 为(74.8±4.25) MPa。     

高性能BaTiO_3/PVDF介电复合材料及其薄膜电容器应用

选用柔性高分子材料聚偏氟乙烯（PVDF）作为基体,纳米钛酸钡陶瓷（BaTiO3）作为填充相,采用简单的溶液共混以及流延工艺制备BaTiO3/PVDF薄膜。通过SEM观察了复合材料体系的微观结构,研究了BaTiO3/PVDF介电复合材料的介电性能。把所制备的BaTiO3/PVDF复合材料薄膜（70mm×30mm×25μm...     

Multifiber ceramic capacitor

A new type of capacitor, multifiber capacitor (MFC) is proposed. It is made up of fiber capacitors (elements) connected in parallel and bonded together with a binder. Each element consists of fiber core (inner electrode), dielectric coating and outer electrode. Analysis indicates that MFC has the optimum capacitance in comparison with multilayer capacitor (MLC) when the diameter of fiber core is carefully matched by the thickness of dielectric coating. Since dielectric layer of a wide range of thickness can be produced more easily as fiber coating than as flat tape, MFC can cover a wider range of capacitance than MLC. Apart from as a possible substitute or supplement to MLC, MFC is potentially useful to bridge the gap between ceramic MLC and thin film capacitor used in integrated circuits. MFC also has better resistance to dielectric breakdown. The possible techniques for the preparation of MFC are also described.