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SiC具有优异的物理力学性能,是第三代半导体,在Sic半导体器件制作过程中涉及SiC表面改性、高温润湿和异质界面结合等问题。离子注入具有可在室温下进行、改性层无界面、可通过注入工艺的改变调控注入离子的浓度-深度分布等显著优点,是最有效的陶瓷衬底表面改性方法之一。本研究通过对SiC单晶离子注入Pd,借助RBS/C、Raman、AFM、XPS手段对离子注入前后的晶体表面进行表征,并用Monte Carlo模拟软件SRIM-2008对离子注入过程进行模拟。在此基础上,分别研究了纯A1、Si和Cu,以及A1-Si和A1-Si-X(X=Cu、Zn和Mg)合金在Pd离子注入前后和不同表面极性的SiC上的高温润湿和界面行为。主要结果如下:6H-SiC在20 keV时离子注入的Pd主要以单质的形式存在于SiC衬底表面。离子注入Pd不仅能够提高SiC表面粗糙度,产生一定程度的晶格损伤和高浓度的空位缺陷,从而降低SiC晶体表面的结晶性,增加固-气表面能,而且也会通过影响金属/SiC润湿系统的界面相互作用来改变其固-液界面能,从而影响金属/SiC之间的高温润湿性。Pd离子注入可不同程度地影响纯金属和A1合金在SiC衬底上的接触角。对于非或低反应体系,如Si/SiC和A1-12Si/SiC体系,Pd离子注入能一定程度上增加SiC衬底的表面粗糙度,提高固-气表面能,进而能提高的润湿性;对于反应体系,Pd离子注入会降低A1/SiC体系的润湿性,而对Cu/SiC体系的润湿性影响不大。特别地,对于A1-Si/SiC体系,当A1合金中Si含量低于平衡含量时,Pd离子注入能够提高体系的润湿性;而当Si含量超过平衡含量时,Pd离子注入对体系的体系润湿性几乎没有影响。对于A1-Si-X/SiC体系,Pd离子注入能够改变A1-10Si-4Cu/SiC和A1-12Si-2Mg/SiC体系的界面相互作用,增强界面化学反应,因此提高了润湿性,而对A1-10Si-10Zn/SiC体系的润湿性影响有限。SiC的表面极性能够明显影响A1-Si/SiC体系的润湿性。对Si/SiC体系来说,Si在Si-terminated SiC上的接触角低于Si/C-terminated SiC体系。而对于A1/SiC体系和Cu/SiC体系,Me/C-terminatedSiC体系的接触角略低于Me/Si-terminated SiC体系。此外,在A1中添加合金Si元素后,虽然A1-Si在C-terminated SiC上的界面反应性更低,但其润湿性优于A1-Si/Si-terminated SiC体系。合金元素Si和第三元素(Cu,Zn和Mg)对A1-Si/SiC体系的润湿性有显著的影响。当A1合金中Si含量低于平衡含量时,A1-Si/SiC体系的平衡或最终接触角高于纯A1在SiC上的平衡接触角;但随着Si含量的增加,当Si含量超过临界含量时,体系的界面完全被抑制,Al-Si/SiC体系的接触角略低于纯A1在SiC上的平衡接触角。Cu和Mg的少量添加(如2-4%)能够增强体系界面的化学反应,分别明显提高了 A1-10Si和A1-12Si在SiC上的润湿性。尽管10%Zn的添加能大大降低A1-10Si在SiC上的接触角,其实质是Zn严重的挥发行为降低了观测接触角的降低。