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用于垂直耦合的非对称光栅耦合器的研究进展

激光与光电子学进展 2021年第5期58卷 14-24页

作者：田苗瞿敏妮乌李瑛程秀兰上海交通大学先进电子材料与器件校级平台上海200240

光子集成的发展极大地促进了光栅耦合器的研究。非对称光栅打破了耦合对称条件,能够实现相对较高的耦合效率。近年来,倾斜光栅、闪耀光栅和二元闪耀光栅等均得到了极大发展,它们的结构设计、制备方法和测试方法等也都得到了改进。介绍... 详细信息

光子集成的发展极大地促进了光栅耦合器的研究。非对称光栅打破了耦合对称条件,能够实现相对较高的耦合效率。近年来,倾斜光栅、闪耀光栅和二元闪耀光栅等均得到了极大发展,它们的结构设计、制备方法和测试方法等也都得到了改进。介绍了光栅作为光纤与光波导的耦合器的工作原理和主要特点,梳理了光栅耦合器的主要类型及各类型所面临的主要问题和解决方法,列举了一些值得关注的研究成果。旨在帮助研究者了解光栅耦合器的研究现状和潜在的发展方向,从而为未来的相关研究提供参考。

关键词：光栅衍射光栅光耦合耦合效率光栅制备光栅仿真

ICP-CVD设备低温制备低应力氮化硅薄膜工艺的探索

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真空科学与技术学报 2019年第10期39卷 896-900页

作者：付学成权雪玲乌李瑛瞿敏妮王英上海交通大学先进电子材料与器件校级平台

制备低应力的氮化硅薄膜是微机械系统和集成电路中非常重要的工艺。在温度不高于80℃的条件下,采用ICP-CVD设备,利用硅烷和氮气作为前驱体沉积氮化硅介质薄膜。研究了沉积温度、ICP功率、硅烷与氮气流量比例、工作气压等因素对氮化硅薄... 详细信息

制备低应力的氮化硅薄膜是微机械系统和集成电路中非常重要的工艺。在温度不高于80℃的条件下,采用ICP-CVD设备,利用硅烷和氮气作为前驱体沉积氮化硅介质薄膜。研究了沉积温度、ICP功率、硅烷与氮气流量比例、工作气压等因素对氮化硅薄膜应力的影响,并利用相关的理论合理解释了应力随不同工艺参数变化的原因。根据研究结果,我们优化了氮化硅薄膜沉积的工艺参数,在70℃低温条件下,制备出厚度160 nm,应力0.03 MPa的低应力氮化硅介质薄膜。

关键词： ICP-CVD 氮化硅薄膜低温低应力

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电子束蒸镀金膜表面黑色颗粒形成的机理研究

真空科学与技术学报 2019年第5期39卷 396-400页

作者：付学成王英权雪玲瞿敏妮王凤丹上海交通大学先进电子材料与器件校级平台

采用电子束蒸镀金膜时,会有微小的黑色颗粒出现在金膜的表面,这些黑色的颗粒形状大多不规则,尺寸集中在100 nm^-1μm之间,传统的蒸镀理论较难解释这些黑色颗粒的成因。本文尝试提出液态金属表面热发射电子引起液面上杂质颗粒“尖端放电... 详细信息

采用电子束蒸镀金膜时,会有微小的黑色颗粒出现在金膜的表面,这些黑色的颗粒形状大多不规则,尺寸集中在100 nm^-1μm之间,传统的蒸镀理论较难解释这些黑色颗粒的成因。本文尝试提出液态金属表面热发射电子引起液面上杂质颗粒“尖端放电”的理论来解释这一现象。这类电晕放电造成颗粒附近温度极高,瞬间将颗粒蒸发沉积在衬底。通过改变蒸镀功率,或保持功率不变,改变电子束斑点形状、落点位置等一系列实验,验证了理论的合理性。

关键词：电子束蒸发金膜黑色颗粒热发射电子尖端放电

Mg和V_(2)O_(5)共溅射制备+4价钒的氧化物薄膜

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红外技术 2022年第1期44卷 79-84页

作者：付学成乌李瑛权雪玲瞿敏妮王英上海交通大学先进电子材料与器件校级平台上海200240

在常温、高真空条件下,采用高纯金属镁靶和V_(2)O_(5)靶进行共溅射,利用镁原子的还原性,将+5价的钒还原为+4价,在硅衬底上制备钒的氧化物薄膜。当Mg和V的原子比为1:2时,XPS测试表明薄膜中有V^(4+)和V^(2+)存在。X射线衍射结果显示,制备... 详细信息

在常温、高真空条件下,采用高纯金属镁靶和V_(2)O_(5)靶进行共溅射,利用镁原子的还原性,将+5价的钒还原为+4价,在硅衬底上制备钒的氧化物薄膜。当Mg和V的原子比为1:2时,XPS测试表明薄膜中有V^(4+)和V^(2+)存在。X射线衍射结果显示,制备的薄膜主要成分是Mg V_(2)O_(5),且结晶状况良好。温度-电阻率测试结果显示,薄膜在20℃附近有相变行为,电阻温度系数高达-8.6%/K,回线弛豫温度约为0.3℃,负温度系数热敏电阻材料常数高达6700。这一发现为制备非制冷焦平面探测用的热敏薄膜材料提供了新的思路。

关键词：共溅射 MgV_(2)O_(5) 电阻温度系数热敏薄膜

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负偏压功率对溅射沉积钛、铜薄膜电阻的影响

真空科学与技术学报 2018年第11期38卷 980-984页

作者：付学成王英沈赟靓李进喜权雪玲上海交通大学先进电子材料与器件校级平台上海200240

为了研究负偏压功率对直流溅射沉积铜、钛两种金属薄膜电阻率的影响,在采用相同的工艺条件溅射沉积两种金属薄膜的同时分别加上0、50、150 W的负偏压功率,发现随着偏压功率由0增加到150 W,制备的钛薄膜厚度下降了25%,电阻率下降到原来的... 详细信息

为了研究负偏压功率对直流溅射沉积铜、钛两种金属薄膜电阻率的影响,在采用相同的工艺条件溅射沉积两种金属薄膜的同时分别加上0、50、150 W的负偏压功率,发现随着偏压功率由0增加到150 W,制备的钛薄膜厚度下降了25%,电阻率下降到原来的18%,而对于铜薄膜随着偏压功率由0增加150 W,厚度下降了5%,电阻率却增加到原来的4倍。用原子力显微镜和X射线衍射仪器分析了不同负偏压功率下制备的两种金属薄膜的表面粗糙度和两种金属薄膜的结晶情况,并用Fuchs-Sondheimer理论和Mayadas-Shatzkes理论解释偏压功率引起两种金属电阻变化的原因。这为教学实验、真空镀膜工艺和集成电路生产领域沉积不同结构及电阻的金属薄膜提供参考。

关键词：负偏压功率磁控溅射钛薄膜铜薄膜电阻率 F-S&M-S理论

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钨坩埚蒸镀金膜表面黑色颗粒的控制研究

真空科学与技术学报 2018年第2期38卷 113-116页

作者：付学成权雪玲刘民王凤丹王英上海交通大学先进电子材料与器件校级平台上海200240

采用钨坩埚进行电子束蒸镀金膜是微电子工艺制备电极常用工艺之一,然而在使用钨坩埚蒸发金时会有微小的黑色颗粒出现在金膜的表面,对微纳尺寸下金电极或引线的性能具有严重的影响。研究发现调整蒸镀功率和其他工艺条件,黑色颗粒数目有... 详细信息

采用钨坩埚进行电子束蒸镀金膜是微电子工艺制备电极常用工艺之一,然而在使用钨坩埚蒸发金时会有微小的黑色颗粒出现在金膜的表面,对微纳尺寸下金电极或引线的性能具有严重的影响。研究发现调整蒸镀功率和其他工艺条件,黑色颗粒数目有明显变化,随着功率的增加黑色颗粒数目先减少后增加。利用"咖啡环效应"原理,将电子束蒸发功率先升高再降低,既控制了蒸发速度,又成功减少了金膜表面的黑色颗粒,为教学实验、真空镀膜工艺和集成电路生产领域提供参考。

关键词：电子束蒸发钨坩埚金膜黑色颗粒咖啡环效应

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原子层沉积氮化钽薄膜的研究进展

材料导报 2020年第19期34卷 19101-19110页

作者：乌李瑛瞿敏妮付学成田苗马玲王英程秀兰上海交通大学电子信息与电气工程学院先进电子材料与器件平台上海200240

在集成电路中,铜互连工艺需要沉积一层连续且保形性良好的铜阻挡层。氮化钽是一种过渡金属氮化物,由于其硬度高,导电性可控,对金属元素具有扩散阻挡的作用,在微电子工业领域中氮化钽是铜互连技术中研究最为广泛的扩散阻挡层材料。随着... 详细信息

在集成电路中,铜互连工艺需要沉积一层连续且保形性良好的铜阻挡层。氮化钽是一种过渡金属氮化物,由于其硬度高,导电性可控,对金属元素具有扩散阻挡的作用,在微电子工业领域中氮化钽是铜互连技术中研究最为广泛的扩散阻挡层材料。随着集成电路特征尺寸的减小及沟槽深宽比的增加,早期的物理气相沉积(PVD)工艺难以满足其未来的制作需求,因此原子层沉积(ALD)技术对制备超薄氮化钽阻挡层起着至关重要的作用。大部分ALD氮化钽薄膜的工艺优化主要集中在控制前驱体及还原气体的成分和工艺,以避免生成高阻态Ta 3N 5。这是由于器件关键尺寸的持续缩小会导致铜互连体积减小和阻挡层TaN在铜线中所占比例增加,而相比于铜阻挡层材料(TaN电阻率小于0.25 mΩ·cm;Ta 3N 5电阻率约为6Ω·cm),铜的电阻率(1.67μΩ·cm)极低,因此阻挡层在铜互连中所占比例增加必然导致互连线导电性减弱。同时,互连线导电性不好还会导致器件工作信号传输延迟和工作能耗增加,因此,铜阻挡层的厚度应尽量薄。此外,这层极薄的铜扩散阻挡层需要被连续沉积在器件的层间绝缘层(ILD)上,且阻挡层的薄膜不能有任何孔洞,而原子层沉积则是能够同时满足上述条件的薄膜制备技术。对于原子层沉积氮化钽,以钽卤化物或有机钽金属作为前驱体,采用原子层沉积工艺制备的薄膜已得到广泛研究。然而,这些前驱体在原子层沉积过程中会产生腐蚀性副产物,并不适合工业应用。此外,这些前驱体在室温下均为固体,可能导致设备及所沉积薄膜被颗粒污染。因此,学者们开发出醇盐基、酰胺基等金属有机前驱体用于薄膜的制备。研究表明,钽的醇盐类前驱体通常含有氧元素,会使原子层沉积的氮化钽有较高的氧残留;而使用酰胺基或酰亚胺基前驱体则可以制备出氧杂质含量较少的薄膜,但其热稳定性较差。本文综述了近年来原子层沉积氮化钽薄膜的研究进展,重点综述了热型原子层沉积和利用等离子体辅助原子层沉积氮化钽薄膜的研究结果及现状,详细介绍了不同前驱体以及不同工艺的沉积结果,总结了各工艺的优缺点,为氮化钽沉积工艺用于实际生产提供了借鉴。

关键词： TaN薄膜原子层沉积等离子增强型原子层沉积电阻率铜阻挡层

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聚焦离子束对铌酸锂表面加工的形貌控制研究

电子显微学报 2020年第2期39卷 189-195页

作者：瞿敏妮沈贇靓乌李瑛田苗王英程秀兰上海交通大学先进电子材料与器件平台上海200240

聚焦离子束是一种高精度、无掩膜的先进微纳加工手段。本文以铌酸锂晶体为研究对象,利用聚焦离子束/电子束双束系统对铌酸锂表面进行图形刻蚀,研究了离子束重复次数/驻留时间、扫描方式、扫描步长及束流大小等刻蚀参数对图形加工造成的... 详细信息

聚焦离子束是一种高精度、无掩膜的先进微纳加工手段。本文以铌酸锂晶体为研究对象,利用聚焦离子束/电子束双束系统对铌酸锂表面进行图形刻蚀,研究了离子束重复次数/驻留时间、扫描方式、扫描步长及束流大小等刻蚀参数对图形加工造成的影响。结合利用扫描电子成像和原子力显微镜三维形貌测量,对不同参数下的刻蚀形貌进行观察分析。该研究为实现基于铌酸锂材料的超低损耗光存储、光传导器件提供了重要的工艺参考依据。

关键词：聚焦离子束原子力显微镜铌酸锂表面形貌

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基于FIB辐照加工制备三维结构的动态过程

实验室研究与探索 2020年第2期39卷 44-47页

作者：沈贇靓瞿敏妮王英付学成上海交通大学先进电子材料与器件平台上海200240

基于FIB直写及辐照技术加工制备了金膜的三维立体结构,并测量了薄膜结构形变量随辐照时间的变化,分析了其动态变化过程及机理。结果表明,金膜在离子束辐照下,金原子和镓离子相互作用,在金膜内部产生空位及位错,从而引起薄膜应力,经过一... 详细信息

基于FIB直写及辐照技术加工制备了金膜的三维立体结构,并测量了薄膜结构形变量随辐照时间的变化,分析了其动态变化过程及机理。结果表明,金膜在离子束辐照下,金原子和镓离子相互作用,在金膜内部产生空位及位错,从而引起薄膜应力,经过一定的弛豫时间,应力发生释放,随后三维结构的形变量随着镓离子辐照剂量的增加缓慢变化。

关键词：三维微纳结构聚焦离子束辐照动态分析金膜