郑海涛毕业论文(初稿)

硕士学位论文（工程硕士）多晶硅纳米膜表层钝化的研究RESEARCHONOHMICCONTACTPROPERTIESOFPOLYSILICONNANOFILMS郑海涛2010年6月国内图书分类号：TN432学校代码：10213国际图书分类号：621.3.049.774密级：公开硕士学位论文(工程硕士)多晶硅纳米膜表层钝化的研究硕士研究生：郑海涛导师：谭晓昀教授申请学位级别：工程硕士学科、专业：微电子学与固体电子学所在单位：微电子科学与技术系答辩日期：2010年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN432U.D.C.:621.3.049.774ADissertationfortheMaster'sDegreeofEngineeringRESEARCHONOHMICCONTACTPROPERTIESOFPOLYSILICONNANOFILMSCandidate：ZhengHaitaoSupervisor：Prof.TanXiaoyunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MicroelectronicsandSolid-StateElectronicsAffiliation：DepartmentofmicroelectronicscienceScienceandtechnologyDateofOralExamination：June,2010University：：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-I-摘要多晶硅纳米膜凭借其优良的压阻特性及温度稳定性可广泛应用于压阻式传感器，而表层钝化的质量是影响传感器可靠性和稳定性的重要因素，因此表层钝化的改进对于传感器性能的提高及实用化有重要意义。课题主要研究多晶硅纳米薄膜的表层钝化。分析多晶硅表层钝化的原理和种类，对几种钝化材料进行分析和比较，确定了利用低压化学气相淀积法(LPCVD)和等离子体气相沉积法(PECVD)来制作含有二氧化硅，氮化硅和聚酰亚胺树脂的单层或双层的钝化介质膜。利用低压化学气相淀积法(LPCVD)在表面有热氧化二氧化硅的(111)硅衬底上生长87.1nm厚多晶硅纳米膜,采用原子力显微镜对多晶硅纳米膜进行表征，纳米膜的晶粒大小均匀；采用X射线衍射（XRD）表征单晶硅与多晶硅界面的结晶学结构，得到多晶硅的XRD分析图；结合半导体制作工艺，并利用(LPCVD)和(PECVD)分别制作出不同组合的多晶硅钝化薄膜。对表层钝化理论的少子平均寿命与表明复合速率的关系进行分析，利用微波光电导衰减仪对制备的多晶硅钝化样品的少子平均寿命进行测量。并对所测量的少子寿命平均分布图以及平均寿命的数据进行了分析，得出所制备的多晶硅钝化样品的最高少子寿命可达到99微秒，最低少子寿命为21微秒，且双层膜的钝化效果明显好于单层膜，其中二氧化硅的钝化效果要好于聚酰亚胺树脂，氮化硅的钝化效果在三种材料的对比中，效果较差。关键词：多晶硅纳米膜；表层钝化；薄膜钝化；少子平均寿命哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-II-AbstractDuetotheirfavorablepiezoresistivepropertiesandgoodtemperaturestability,polysiliconnanofilmshavebeenappliedinpiezoresistivesensingdevices.Moreover,theohmiccontactofmetalelectrodesisoneoftheimportantfactorsdeterminingtheproformancesofsensors.Therefore,improvingtheohmiccontactpropertieshasasignificantroleontheproformanceenhancementandapplicationofsensingdevices.Westudytheprincipleandcharacteristicofohmiccontactstopolysiliconnanofilms.Theenergybandtheoryandtransportmechanismofohmiccontactswereanalyzed,themeasuremethods.ofspecificcontactcsresistivitywhichreflectsmetal-semiconductor’scharacteristicwerecompared,weadopttransmissionlinemodel(TLM)andcirculardottransmissionlinemodel(CDTLM).The80nmpolysiliconnanofilmsweredepositedonthermallyoxidizedSi(100)substratesbyLowPressureChemicalVaporDeposition(LPCVD).ThemicrostructureofpolysiliconnanofilmswascharacterizedbyAtomForceMicroscope(AFM);crystallographystructureofAl/polysiliconnanofilmsafterannealingatvarioustemperaturesandperiodswascharacterizedbyX-raydiffraction(XRD).Thenaturesofcommonmetalmaterialswereanalyzed.TheohmiccontactsamplesbasedonAlmonolayerwerefabricated.Indifferentannealingconditionincludingtemperatureandtime,theresistancesbetweendifferentelectrodedistancesweremeasuredandanalyzedbasedonTLMandCDTLMmethods.Thecontactresistivityis3.0726×10-1Ω·cm2beforeannealing.Theannealconditionis450℃，20min,monolayermetalAlohmiccontactresistancewasincreasedbytwoorthreeordersofmagnitude,averagecontactresistivityis2.41×10-3Ω·cm2.Thecurrent-voltage(I-V)characteristichadnotshownohmiccontactcharacteristicbeforeannealling,butafteranneallingitisimprovedobviously.Keywords:polysiliconnanofilms,ohmiccontacts,transmissionlinemodel,contactresistivity哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-III-目录摘要.......................................................................................................................IAbstract....................................................................................................................II第1章绪论.............................................................................................................11.1课题来源及研究意义....................................................................................11.2国内外的研究状况........................................................................................21.2.1国外研究状况..........................................................错误!未定义书签。1.2.2国内研究状况..........................................................错误!未定义书签。1.3本课题的主要研究内容................................................................................9第2章欧姆接触的基本原理与测试方法...............................错误!未定义书签。2.1欧姆接触的能带分析.....................................................错误!未定义书签。2.2欧姆接触的传输机理..................................................................................122.3接触电阻率的测量......................................................................................102.3.1线性传输线模型法..................................................错误!未定义书签。2.3.2圆点传输线模型法..................................................错误!未定义书签。2.3.3圆环传输线模型法..................................................错误!未定义书签。2.3.4传输线模型的比较分析..........................................错误!未定义书签。2.4本章小结......................................................................................................25第3章多晶硅纳米膜欧姆接触的制作................................................................263.1欧姆接触的设计.............................................................错误!未定义书签。3.1.1接触金属的材料特性..............................................错误!未定义书签。3.1.2表面处理..................................................................错误!未定义书签。3.1.3掺杂与退火..............................................................错误!未定义书签。3.2铝膜欧姆接触的制作....................