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Al?O?等离子体增强原子层沉积过程中光学等离子体监测分析
摘要： 本文提出了一种用于纳米级水蒸气阻隔薄膜的等离子体增强原子层沉积（PEALD）工艺中的非侵入式光学等离子体监测方法。任何设备故障或单个组件状态的偏差都可能轻易影响工艺结果。本研究采用Al2O3沉积工艺作为测试平台，并展示了高速光学等离子体监测技术。结果表明，光学等离子体监测不仅可用于实时测量等离子体脉冲，还能检测等离子体状态的任何变化，从而推断出等离子体动力学特性，为纳米级薄膜沉积工艺中的先进过程控制提供依据。
关键词： 等离子体增强原子层沉积（PEALD）、工艺监测、等离子体诊断、故障检测
更新于2025-09-23 15:22:29
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823 mA/mm的漏极电流密度和945 MW/cm2的Baliga优值，采用新型PEALD-AlN/LPCVD-Si3N4双栅介质的增强型GaN MISFETs
摘要： 在这封信中，我们展示了一种用于增强型GaN MISFET的新型PEALD-AlN/LPCVD-Si3N4双栅介质结构，其栅极凹槽采用以GaN帽层作为掩模的自终止刻蚀技术制备。通过使用LPCVD-Si3N4与PEALD-AlN双栅介质层，器件展现出优质栅介质和良好的GaN沟道界面，在高栅压下实现了高达18V的宽栅摆幅及137 cm2/V·s的高沟道有效迁移率。由此制备的器件具有823 mA/mm的最大漏极电流密度、2.6V阈值电压、7.4 Ω·mm导通电阻及10?开关比（栅漏间距2μm）。同时，在10μm栅漏间距下实现了1290V的高耐压值，对应比导通电阻低至1.76 mΩ·cm2，从而获得945 MW/cm2的高Baliga优值。
关键词： 自终止蚀刻、增强型GaN MISFET、等离子体增强原子层沉积(PEALD)氮化铝、低压化学气相沉积(LPCVD)氮化硅
更新于2025-09-23 15:21:21
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等离子体增强原子层沉积氮化硅作为刻蚀阻挡层的物理特性研究
摘要： 等离子体增强原子层沉积（PEALD）生长的氮化硅（SiNx）薄膜中，将薄膜质量与湿法刻蚀速率（WER）这一关键性能指标相关联的物理特性研究仍十分有限。对于7纳米以下节点半导体工艺中的刻蚀阻挡层应用而言，实现低WER的SiNx薄膜尤为重要。本研究采用傅里叶变换红外光谱、X射线反射率和椭圆偏振光谱等技术，探究了PEALD SiNx薄膜中氢浓度、氢键状态、体相密度、残留杂质浓度与WER之间的关联。通过调节工艺温度（270°C-360°C）和等离子体气体组分（N2/NH3或Ar/NH3），使用六氯乙硅烷和空心阴极等离子体源制备了一系列SiNx薄膜，以分析上述因素对WER的影响。研究发现：氢浓度变化及氢键状态差异会导致体相密度改变，进而引起WER变化；氢键浓度与WER呈线性关系，而体相密度与WER呈反比关系。与PECVD SiNx工艺类似，氢键浓度降低源于（1）热活化或（2）等离子体激发物种的作用。但与硅烷（SiH4）基PECVD SiNx不同，PEALD SiNx的WER还受硅前驱体残留杂质（如氯杂质）影响。据此提出了HF湿法刻蚀中受氢键状态或残留杂质影响的WER机制：SiNx中因氢键状态差异导致的胺碱性位移，以及Cl杂质含量引起的硅亲电性变化，是影响PEALD工艺WER的主要机理。
关键词： 等离子体增强原子层沉积（PEALD）、体膜密度、六氯乙硅烷（HCDS）、湿法刻蚀速率（WER）、氮化硅、氢/氯含量、原子层沉积（ALD）、氢键状态
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过等离子体增强原子层沉积法对不同化学计量比的SiOx薄膜进行系统研究及其在SiOx/SiO2超晶格中的应用
摘要： 通过原子级厚度控制，使原子层沉积技术在制备高质量超晶格方面具有显著优势。然而精确调控薄膜化学计量比极具挑战性。本研究采用等离子体增强原子层沉积法制备了不同化学计量比的SiOx薄膜。通过系统优化温度、前驱体脉冲时间及气体流量等参数，成功制备出化学计量比SiO2及非化学计量比SiO1.8和SiO1.6薄膜。首先运用X射线光电子能谱分析这些薄膜的元素含量与化学键合能，继而通过原子力显微镜、透射电子显微镜、X射线反射率和椭圆偏振光谱等技术，全面研究了SiOx薄膜的形貌、结构、组分及光学特性。实验结果表明：SiO1.8和SiO1.6的质量密度与折射率均低于SiO2薄膜。椭圆偏振光谱数据与X射线光电子能谱O 1s分析共同证实其带隙宽度变化规律——随着SiOx薄膜中氧浓度降低，带隙宽度随之减小。在获得富硅氧化薄膜沉积工艺后，我们制备了SiO1.6/SiO2超晶格并利用光致发光光谱表征其发光特性。较弱的PL强度表明：需要通过进一步优化等离子体增强原子层沉积工艺来更大程度降低SiOx薄膜中的x值，从而提升SiOx/SiO2超晶格的光致发光性能。
关键词： 等离子体增强原子层沉积（PEALD）、化学计量比、SiOx、SiO2、超晶格
更新于2025-09-23 21:12:53
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采用基于原子层沉积（PEALD）的Al2O3/有机-无机纳米杂化层交替结构的高级薄型气体阻隔薄膜
摘要： 在本研究中，我们报道了一种基于等离子体增强原子层沉积（PEALD）的Al2O3/有机-无机（O-I）纳米杂化气体阻隔膜，该薄膜展现出极低的水蒸气透过率（WVTR）、高渗透活化能、优异的可见光透光率以及良好的柔韧性。通过电学钙测试测得，我们制备的4对PEALD基Al2O3/O-I纳米杂化气体阻隔膜的WVTR值为7.83 × 10?5 g/m2/天（60°C，90%相对湿度），渗透活化能为103.10 kJ/mol。其可见光透光率达到96.14%，临界弯曲半径为7-9毫米。在PEALD基Al2O3层间引入O-I纳米杂化层显著提升了气体阻隔膜在防腐性、附着力和柔韧性方面的性能。
关键词： 防腐、封装、等离子体增强原子层沉积（PEALD）、溶胶-凝胶法、纳米粒子、有机-无机纳米杂化材料、氧化铝（Al2O3）
更新于2025-09-24 00:37:42