RF—PECVD法在钢衬底上沉积氮化硅薄膜的研究

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PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究氮化硅薄膜(PECVD)是一种在室温下生长的非晶硅薄膜,具有多种优良性质,如硬度高、抗腐蚀性好、导电性能低等。

这些性质使得氮化硅薄膜在微电子、光学器件、生物传感器等领域中有广泛应用。

本文将对PECVD氮化硅薄膜的性质及工艺进行研究。

首先,PECVD氮化硅薄膜具有良好的机械性能。

该薄膜的硬度可达到10GPa,相对于其他常见的薄膜材料,如二氧化硅、氮化硅具有更高的硬度。

这使其在微机械系统中有较好的应用前景,如传感器和微机械器件中的表面保护层。

其次,PECVD氮化硅薄膜具有出色的耐腐蚀性。

与其他材料相比,这种薄膜展现出更好的抗化学腐蚀性能。

这种耐腐蚀性使得氮化硅薄膜在微电子行业中的设备制造过程中有广泛的应用,如平板显示器、太阳能电池等。

此外,PECVD氮化硅薄膜是一种特殊的绝缘材料,具有较低的导电性能。

这种特点使其成为一种理想的衬底材料,可用于制备电容器、晶体管等微电子器件。

它还可用于光学薄膜的辅助材料,如光学反射镜片等。

针对PECVD氮化硅薄膜的制备工艺,一般采用射频等离子体化学气相沉积(RFPECVD)技术。

该方法通过在气相中加入硅源、氨气和稀释剂,利用射频电场激活气体原子和离子,在衬底表面沉积出氮化硅薄膜。

制备过程中,关键的参数包括沉积温度、沉积气压、沉积物与气体流量比等。

沉积温度一般在250℃-400℃之间,气压一般在1-20Torr之间。

较高的沉积温度可提高薄膜质量,但也容易产生杂质。

而较高的气压可以提高沉积速率,但也有可能导致薄膜内部应力增大。

此外,对PECVD氮化硅薄膜进行表征,一般采用横截面和表面形貌的扫描电子显微镜(SEM)、厚度的椭圆仪、成分的能量散射光谱(EDS)等技术。

这些表征方法可以从多个角度对氮化硅薄膜的性质进行评估。

总结起来,PECVD氮化硅薄膜具有优异的硬度、耐腐蚀性和绝缘性能等优良性质,广泛应用于微电子、光学器件等领域。

沉积工艺中的温度、气压和气体流量比等参数对薄膜质量具有重要影响,需要合理选择和控制。

PECVD制备氮化硅薄膜的研究_赵崇友

PECVD制备氮化硅薄膜的研究_赵崇友
/ v . S i H q 4 3 -1 ( · ) c m m i n 9 0 9 0 9 0 9 0 9 0
成分影响不显著 , 所以对折射率的影响相对较小 。
表 1 腔体气压与折射率 ( 的关系 n) /℃ θ 3 0 0 3 0 0 3 0 0 3 0 0 3 0 0 /W PRF 3 0 3 0 3 0 3 0 3 0 / v . NH q 3 3 -1 ( · ) c m m i n 4 4 4 4 4 / v . N q 2 / / t m i n P a p 3 -1 ( · ) c m m i n 7 0 0 7 0 0 7 0 0 7 0 0 7 0 0 1 5 1 5 1 5 1 5 1 5 1 0 0
3 在本试验中 NH3 流量约为 4c 率随之发生变化 , m -1 ·m 时效果较好 。 而 其 他 工 艺 参 数 对 于 薄 膜 的 i n
备的 氮 化 硅 薄 膜 ,用 P E C V D 法只需2 5 0~3 0 0℃ 就能制备 ,而沉积反应中的副产物则被解吸出来并 随主气流由真空泵抽出反应腔体 。 这是目前唯一能 在低温条件下 制 备 氮 化 硅 的 C V D 工 艺。 由 以 下 3 种反应能制备出氮化硅薄膜 : 3 S i H4 +4 NH3 → S i 2 H2 3N 4 +1 3 S i HC l NH3 → S i 2 HC l 4 +4 3N 4 +1 ( ) 1 ( ) 2
( ) 中国电子科技集团公司第四十八研究所 ,长沙 4 1 0 0 8 3
摘 要: 探讨了沉积参数对氮化硅薄膜折射率的影响和 E C V D 法制备了氮化硅薄膜 , 采用 P 衬底温度对氮化硅薄膜形貌和成分的影响规律 。 结果表明 , 不同的 NH3 流量可改变反应腔体内的 氮硅比 , 对氮化硅的折射率 , 即减反射性能影响较大 ; 衬底温度 是 影 响 氮 化 硅 薄 膜 形 貌 和 成 分 的 主 在衬底温度达到 4 形成了白色团状或岛状的氮化硅膜 。 要因素 ; 0 0℃ 时 , 关键词 : E C V D;氮化硅薄膜 ;减反射性能 P ( ) 中图分类号 : TN 3 0 5. 9 2 文献标识码 :A 文章编号 :1 0 0 1-5 8 6 8 2 0 1 1 0 2-0 2 3 3-0 3

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究PECVD氮化硅薄膜是一种由等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)方法制备的氮化硅薄膜。

该薄膜具有很多优良的性质,在微电子、光电子、传感器等领域有着广泛的应用。

PECVD氮化硅薄膜具有优良的绝缘性能。

由于氮化硅薄膜中的氮原子具有很高的电负性,能够有效地降低薄膜的导电性,使其成为一种优秀的绝缘层材料。

PECVD氮化硅薄膜的绝缘性能还受到沉积工艺参数的影响,例如沉积温度、沉积气体比例等。

通过调节沉积工艺参数,可以实现不同性能的氮化硅薄膜的制备。

PECVD氮化硅薄膜具有良好的化学稳定性。

氮化硅薄膜中的化学键比较稳定,能够抵抗氧化、水解等环境侵蚀,从而在高温、高湿等恶劣条件下保持良好的性能。

这种化学稳定性使得PECVD氮化硅薄膜成为一种优秀的保护层材料,能够保护器件结构和表面不受外界环境的影响。

PECVD氮化硅薄膜还具有优秀的机械性能。

氮化硅薄膜的硬度大,具有很好的耐磨损性,能够有效地保护器件结构和表面不受机械性损伤。

在特定的应用场合,还可以通过调节沉积工艺参数,实现不同的氮化硅薄膜的压力应力,从而进一步改善薄膜的机械性能。

关于PECVD氮化硅薄膜的工艺研究,主要包括沉积参数的优化和沉积过程的机理研究。

沉积参数的优化是通过系统地调节沉积温度、沉积气体比例、沉积时间等工艺参数,实现氮化硅薄膜的优化性能。

通过提高沉积温度可以改善薄膜的致密性和绝缘性能;通过调节沉积气体比例可以改变薄膜的化学组成和机械性能等。

优化沉积参数需要通过实验和理论模拟相结合,以实现最佳的氮化硅薄膜性能。

沉积过程的机理研究主要包括等离子体化学反应、气相物种输运和表面成核生长等方面。

等离子体化学反应的研究可以揭示沉积过程中的化学反应路径和反应动力学规律,从而有利于优化沉积参数和控制薄膜的化学组成。

气相物种输运的研究可以揭示沉积气体在反应室中的输运规律和沉积速率分布,从而有助于实现薄膜的均匀沉积。

PECVD 在多晶硅上沉积氮化硅膜的研究

PECVD 在多晶硅上沉积氮化硅膜的研究

PECVD 在多晶硅上沉积氮化硅膜的研究2011-05-24 16:34:49 来源:光伏太阳能网氮化硅薄膜作为一种新型的太阳电池减反射膜已被工业界认识和应用。

应用PECVD(等离子体增强化学气相沉积) 系统, 以硅烷、氨气和氮气为气源在多晶硅片上制备了具有减反射作用的氮化硅薄膜。

并研究了在沉积过程中, 衬底温度、硅烷与氨气的流比以及射频功率对薄膜质量的影响。

由于氮化硅膜具有良好的绝缘性、致密性、稳定性和对杂质离子的掩蔽能力, 氮化硅薄膜作为多晶硅太阳电池的减反射膜, 可显著地提高电池的转换效率, 还可使生产成本降低。

PECVD 法沉积氮化硅薄膜, 沉积温度低、沉积速度快、薄膜质量好、工艺简单、易于工人掌握操作技术。

由化学法和PECVD 法制成的氮化硅薄膜的折射率一般可达2.0 左右, 接近太阳电池所要求的最佳折射率(2.35) , 最为符合太阳电池反射层的要求。

一、实验PECVD 氮化硅使用SY2型射频电源等离子台来制备。

高频信号发生的频率是13. 56 MHz 。

所用气体为高纯氨(99. 999 %) 和高纯氮气、高纯硅烷,实验时气体直接通入炉内, 主要反应气体是高纯氨和高纯硅烷, 氮气主要用来调节系统的真空度和稀释尾气中的硅烷。

本实验所用沉积炉为不锈钢体结构, 其炉膛有效容积为0115m3 , 氮化硅薄膜的折射率是用TP-77 型椭偏仪测量。

太阳电池的减反射膜,其折射率和厚度要满足ndn =λ/4 关系式, 即折射率为2. 35 附近为好。

因此从生产的角度有必要对膜的特性与工艺参数之间的关系进行研究。

二、结果与讨论1、流比的影响从氮化硅(Si3N4) 分子式可知, SiH4/NH3= (3×32)/(4 ×17) = 1.4 为理想的质量比, 理想的流比为(1. 4 ×01599) / 0. 719 = 1. 16。

而在实际当中,硅烷的价格是较昂贵的, 因此在生产过程中, 廉价的氨气适当过量以达到硅烷的较大利用率, 而以总体的成本最低, 经济效益最高为目的。

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)氮化硅薄膜是一种广泛应用于半导体、光电子器件等领域的薄膜材料。

它具有较好的绝缘性能、高介电常数、低温沉积等特点,因此被广泛应用于电子器件的绝缘层、电阻层和介质层等。

氮化硅薄膜的性质主要取决于沉积工艺参数,如沉积温度、沉积气体组成、射频功率等。

下面将详细介绍PECVD氮化硅薄膜的性质及工艺研究。

PECVD氮化硅薄膜具有较好的绝缘性能。

氮化硅是一种非晶态材料,其本身就具备良好的绝缘性能。

通过PECVD工艺可以在基片上沉积出均匀且密实的氮化硅薄膜,进一步提高了绝缘性能。

PECVD氮化硅薄膜的介电常数较高。

介电常数是评价绝缘材料电性能的重要指标之一,对于光电子器件的工作性能有重要影响。

由于含有较高比例的氮元素,PECVD氮化硅薄膜的介电常数可以在3.5到8之间调节,具有较大的设计空间。

PECVD氮化硅薄膜具有较低的沉积温度。

相对于其他沉积工艺,PECVD氮化硅薄膜可以在相对较低的温度下完成沉积。

这对于一些温度敏感的材料或器件封装过程中非常重要。

1. 沉积温度的控制:沉积温度对薄膜的性质有重要影响。

通过优化沉积温度,可以实现不同薄膜性质的调控。

2. 沉积气体组成的优化:沉积气体主要包括硅源和氮源。

不同的气体组成可以调节薄膜的化学成分,进一步调控薄膜性质。

3. 射频功率的优化:射频功率对等离子体的产生和能量传递有重要影响。

合理调控射频功率可以实现较高的沉积速率和优良的薄膜质量。

4. 薄膜的表征:通过扫描电镜、X射线衍射等手段对沉积薄膜进行表征,了解薄膜的形貌、结构和成分等,从而进一步优化工艺参数。

PECVD氮化硅薄膜具有较好的绝缘性能、高介电常数和低温沉积等特点。

通过优化工艺参数,可以调控薄膜的性质,满足不同应用领域的需求。

在实际应用中,还需要进一步研究工艺优化、薄膜性能表征等方面的问题,以提高薄膜的质量和工艺的可靠性。

PECVD法氮化硅薄膜生长工艺的研究

PECVD法氮化硅薄膜生长工艺的研究

洗 5 min 以去除氧化层 , 去离子水洗净烘干后放入
反应 室 。反 应 气 体 体 积 分 数 为 5 % 的 Si H4 / N2 ,
N H3 和 N2 , 射频功率为 131 56 M Hz[9 ] 。通过对衬 底温度 、射频功率 、反应腔体气压等条件的调节得
到不同工艺条件下的氮化硅薄膜 。通过 A FM 检测
( J i an gs u Provi nci al Key L aboratory of Photonic an d Elect ronic M ateri als S cience an d Technolog y , De p a rt ment of Physics , N an j i n g U ni versit y , N an j i n g 210093 , Chi na)
实验与原理11pecvd法生长氮化硅薄膜的原理pecvd法生长氮化硅薄膜是利用非平衡等离子体的一个重要特性即等离子体中的分子原子离子或激活基团与周围环境相同而其非平衡电子则由于电子质量很小其平均温度可以比其他粒子高12个数量级因此在通常条件下引入的等离子体使得沉积反应腔体中的反应气体被活化并吸附在衬底表面进行化学反应从而能在低268micronanoelectronictechnologyvo147no5温下生长出新的介质薄膜
氮化硅薄膜具有高介电常数 、高绝缘强度 、漏 电低 、抗氧化等优良的物理性能 。作为钝化 、隔 离 、电容介质等 , 广泛应用于微电子工艺中 , 例如 MOSF E T , H EM T 等[3 ] 。另外氮化硅薄膜还具有 优良的机械性能和良好的稳定性 , 在新兴的微机械 加工工艺中的应用也越来越广泛[4 ] 。于映等人[5 ] 对 采用 P ECVD 法在基体 (100) 和石英片上制备的 氮化硅薄膜的弹性系数和硬度等进行测试与分析 。 王大 刚 等 人[6 ] 对 在 n 型 ( 111 ) 单 晶 硅 片 上 用 P ECVD 法制备的氮化硅薄膜的耐磨性进行了研究 并得出相关结论 。目前的氮化硅薄膜沉积方式有反 应溅射法 、热化学 CVD 法 、等离子 CVD 法以及 P ECVD 法等 。用 P ECVD 技术制备的氮化硅薄膜 , 具有沉积温度低 、均匀性好 、台阶覆盖性强的优 点[7] 。

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究一、引言氮化硅是一种重要的无机材料,具有优异的物理化学性质和广泛的应用前景。

在半导体、光电子器件、光学涂层、防反射膜等领域均有重要的应用价值。

PECVD(等离子体增强化学气相沉积)技术是制备氮化硅薄膜的重要方法之一,具有制备工艺简单、成本低廉、薄膜均匀性好等优点。

本文旨在通过对PECVD氮化硅薄膜的物理性质、化学成分、结构特征以及制备工艺等方面进行综合研究,探讨其在实际应用中的潜在价值和可能存在的问题,以期为相关领域的研究和应用提供理论依据和实际参考。

PECVD技术是一种常用的薄膜制备技术,其基本原理是通过等离子体激发和化学气相反应来实现对薄膜材料的沉积。

在PECVD氮化硅薄膜的制备过程中,通常采用硅源气体(如二甲基硅烷、三甲基硅烷等)和氨气作为氮源进行反应,通过等离子体激发和化学反应实现氮化硅薄膜的沉积。

在具体的制备工艺中,首先将衬底放置于PECVD反应室中,然后通入所需的硅源气体和氨气,同时加入适量的惰性气体进行稀释和控制,通过高频激发产生等离子体,并将气相中的活性物种引入反应室中,最终在衬底表面形成氮化硅薄膜。

三、PECVD氮化硅薄膜的物理性质1. 光学性质:氮化硅薄膜具有较宽的光学带隙和良好的光学透明性,因此在光学器件和光学涂层中有着广泛的应用前景。

通过光学光谱分析,可以得出氮化硅薄膜的折射率、透过率等光学参数,为其在光学领域的应用提供重要的参考数据。

2. 机械性能:氮化硅薄膜的硬度和抗磨损性能良好,具有优异的机械稳定性和耐腐蚀性能,能够在恶劣的环境条件下保持较好的稳定性和使用寿命。

3. 热稳定性:氮化硅薄膜具有较高的热稳定性和热传导性能,能够在较高温度下保持较好的物理化学性能,具有一定的热阻隔效果。

通过对PECVD氮化硅薄膜的化学成分分析,可以得知其主要由硅、氮两种元素组成,并且含有少量的氧、碳等杂质元素。

氮化硅薄膜中氮元素的含量对其性能和应用具有重要影响,因此需要对其含氮量进行精确的控制和分析。

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,等离子体增强化学气相沉积)是一种常用于薄膜制备的技术。

在PECVD制备过程中,通过将化学气体在等离子体的作用下分解并沉积在基底表面上,形成一层薄膜。

氮化硅(SiNx)是一种重要的无机薄膜材料,具有许多优异的性质和广泛的应用。

氮化硅薄膜具有良好的化学惰性、优良的机械性能(高硬度、高弹性模量等)、良好的抗氧化性能和热稳定性。

氮化硅薄膜还具有较好的电绝缘性能和较低的介电常数,因此在微电子器件和光学元件的制备中得到了广泛的应用。

在PECVD制备氮化硅薄膜时,可以使用硅源气体(如SiH4或SiH2Cl2)和氮源气体(如NH3或N2)作为反应物料。

在等离子体的作用下,硅源气体和氮源气体发生化学反应生成氮化硅薄膜。

制备氮化硅薄膜的工艺参数包括气体流量、沉积温度、功率密度等,它们对薄膜的性质有着重要的影响。

氮化硅薄膜的性质主要包括化学成分、结晶性、光学性能和机械性能。

化学成分可以通过各种表征手段来确定,如X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等。

结晶性可以通过X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)来表征,通常氮化硅薄膜为非晶态结构。

光学性能可以通过紫外-可见吸收光谱和椭偏仪来表征,可以获得氮化硅薄膜的光学常数(折射率和消光系数)。

机械性能可以通过纳米压痕仪等测试手段来表征,如硬度、弹性模量等。

在工业应用中,针对不同的应用要求,可以通过调节PECVD制备工艺参数来得到不同性质的氮化硅薄膜。

可以通过改变硅源气体和氮源气体的比例来调节氮化硅薄膜的化学成分;通过调节功率密度和沉积温度来调节氮化硅薄膜的光学性能和机械性能。

还可以通过掺杂氧、氮等元素来改善氮化硅薄膜的性能。

PECVD氮化硅薄膜具有优异的性质和广泛的应用,其制备工艺可以通过调节工艺参数来得到所需的薄膜性质。

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)氮化硅薄膜是一种常用的薄膜沉积技术,广泛应用于微电子行业中。

本文将对PECVD氮化硅薄膜的性质及工艺进行研究,并介绍其应用领域。

1. 化学性质:PECVD氮化硅薄膜的主要成分是硅和氮,其中硅的含量较高,常常超过50%。

氮化硅薄膜具有良好的化学稳定性,能够抵抗化学物质的侵蚀,具有较高的抗蚀性能。

2. 电学性质:PECVD氮化硅薄膜具有较高的绝缘性能,具有良好的电气绝缘性。

该薄膜的介电常数较低,一般在3-7之间,这使得氮化硅薄膜广泛应用于电子元件的绝缘层。

3. 机械性质:PECVD氮化硅薄膜具有较好的机械强度和硬度,可以在一定程度上提高基片的机械强度。

氮化硅薄膜还具有较高的抗剥离性,表面较为光滑。

4. 光学性质:PECVD氮化硅薄膜具有较高的光透过率,在可见光和近紫外光波段都具有较好的透过性。

氮化硅薄膜对紫外线的吸收较低,透明性较好,因此在光学元件中有广泛的应用。

PECVD氮化硅薄膜的制备工艺通常包括以下几个步骤:1. 基片处理:需要对基片进行清洗处理,以去除表面的杂质和有机物,使得基片表面干净、平整。

2. 薄膜沉积:在PECVD沉积装置中,以硅源气体(如SiH4)和氮源气体(如N2)为原料,通过高频电源激活气体产生等离子体。

然后将基片放置在等离子体上方,使得气体中的反应物与基片表面发生化学反应并沉积成薄膜。

3. 后处理:完成薄膜沉积后,对薄膜进行后处理,如退火、氧化等,以提高薄膜的化学性能和结构性能。

三、PECVD氮化硅薄膜的应用领域PECVD氮化硅薄膜由于其良好的绝缘和机械性能,以及较高的光透过性,因此在微电子行业中有广泛的应用,主要包括以下几个方面:1. 电子器件绝缘层:PECVD氮化硅薄膜可作为电子器件的绝缘层和封装层,用于提高器件的绝缘性能和机械强度。

在CMOS中,氮化硅薄膜可用作电阻层和高频电容器的绝缘层。

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究PECVD(Plasma-enhanced chemical vapor deposition)是一种通过等离子体增强的化学气相沉积技术,用于制备氮化硅(SiNx)薄膜。

这种薄膜具有许多独特的性质,使其在各种应用中得到广泛使用。

本文将探讨PECVD氮化硅薄膜的性质及其制备工艺。

PECVD氮化硅薄膜具有优异的机械性能。

氮化硅是一种非晶态材料,具有高硬度、良好的抗刮擦性和低摩擦系数。

这些特性使氮化硅薄膜非常适合在微电子器件中用作保护层或隔离层,以提高器件的耐久性和可靠性。

PECVD氮化硅薄膜具有良好的化学稳定性。

氮化硅具有优异的耐化学腐蚀性能,在酸、碱、溶剂等恶劣环境中具有良好的抗腐蚀性。

这使得氮化硅薄膜可用于涉及化学腐蚀的领域,如化学传感器和生物传感器。

PECVD氮化硅薄膜还具有良好的绝缘性能。

氮化硅薄膜具有较高的绝缘常数和低的漏电流密度,使其在微电子器件的绝缘层中得到广泛应用。

由于其优异的绝缘性能,氮化硅薄膜还可以用作电容器、电阻器等器件的绝缘层。

制备PECVD氮化硅薄膜的工艺包括以下几个步骤。

需要准备氮化硅沉积前的衬底材料,通常为硅基片。

然后,在真空室中建立一定的工作压力,使得沉积气体能够均匀地沉积在衬底上。

通常使用的沉积气体包括二甲基二胺(DMEDA)、硅烷(SiH4)和氨(NH3)。

接下来,通过引入高频电场,产生等离子体并激发沉积气体中的原子和分子,使其发生化学反应并沉积在衬底表面。

通过调整沉积时间和沉积温度,可以控制氮化硅薄膜的厚度和性质。

PECVD氮化硅薄膜具有优异的机械性能、良好的化学稳定性和绝缘性能。

通过调整制备工艺的参数,可以实现对氮化硅薄膜性质的控制。

PECVD氮化硅薄膜在微电子器件、光学涂层、生物传感器等领域具有广泛的应用前景。

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究PECVD氮化硅薄膜是一种广泛应用于微电子器件的材料,具有优异的光学、电学和机械性能。

其制备工艺对于薄膜的性质和应用具有重要影响。

本文将针对PECVD氮化硅薄膜的性质及工艺进行研究,通过实验和分析,深入探讨其特性和制备过程,为其在微电子领域的应用提供参考和指导。

PECVD氮化硅薄膜是利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺制备的一种薄膜材料。

其制备工艺主要包括原料气体配比、沉积温度、沉积压力、功率密度和沉积时间等因素。

1. 原料气体配比:PECVD氮化硅薄膜的主要原料气体为硅源气体和氮源气体,一般采用硅烷(SiH4)和氨气(NH3)作为原料气体。

合理的原料气体配比对于薄膜的质量和性能具有重要影响,通常SiH4/NH3的流量比决定了薄膜中Si-N键的含量,影响其光学和机械性能。

2. 沉积温度:沉积温度是影响薄膜结晶度和致密度的重要因素。

一般情况下,较高的沉积温度有利于薄膜的致密化和结晶化,但过高的温度可能导致薄膜的应力增大和损伤。

4. 功率密度:等离子体的激发对于薄膜的成核和生长起到关键的作用,而功率密度则是影响等离子体激发的重要因素。

适当的功率密度有利于等离子体的稳定激发和沉积速率的控制。

5. 沉积时间:沉积时间直接影响薄膜的厚度和沉积速率,对于所需薄膜的厚度和性能有重要影响。

合理的沉积时间是保证薄膜质量和性能的关键因素。

二、PECVD氮化硅薄膜的性质分析1. 光学性质:PECVD氮化硅薄膜具有良好的光学性能,其折射率和透过率可以根据材料成分和制备工艺进行调控。

一般情况下,其折射率在1.7-2.0之间,透过率在80%以上,具有较好的光学透明性。

2. 电学性质:PECVD氮化硅薄膜具有优异的电学性能,其绝缘性能良好,介电常数和介电损耗角正切均较低。

这使得其在微电子器件中具有良好的绝缘和介质隔离性能。

3. 机械性质:PECVD氮化硅薄膜具有较高的硬度和强度,其耐磨损性和抗划伤性良好,适合用于保护性薄膜和功能薄膜的应用。

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究一、引言随着半导体、光电子、微电子等领域的快速发展,对薄膜材料的要求也越来越高。

PECVD(等离子体增强化学气相沉积)氮化硅薄膜因其优异的性能,被广泛应用于集成电路、太阳能电池、显示器件等领域。

本文将对PECVD氮化硅薄膜的性质及工艺进行研究和探讨。

1.制备工艺流程PECVD氮化硅薄膜是通过将硅源气体(如二硅鳞片)和氨气或氮气等高能离子轰击的氮源气体放入高频电场中,通过等离子体的作用在衬底表面生成一层氮化硅薄膜。

制备步骤(1)清洗衬底表面,去除油污与氧化物;(2)将清洁后的衬底放入PECVD反应室中,抽真空至一定压力;(3)加入硅源气体和氮源气体,碰撞产生等离子体,反应生成氮化硅薄膜;(4)控制沉积时间和沉积温度,最终得到所需的氮化硅薄膜。

2.影响薄膜性质的工艺参数制备PECVD氮化硅薄膜时,工艺参数的设置对薄膜的性质有着重要的影响。

(1)气体流量:硅源气体和氮源气体的流量比例会影响薄膜的成分,氮气流量过大会导致薄膜中氮含量过高,影响其性能。

(2)反应压力:反应压力的大小会影响气体的碰撞频率和离子能量,进而影响薄膜的致密性和成核情况。

(3)沉积温度:温度对薄膜生长速率和结晶度有着重要的影响,需根据具体应用来选择合适的温度。

(4)衬底表面处理:正确选择和处理衬底表面可以改善薄膜的附着力和致密性。

1.力学性能氮化硅薄膜的力学性能是其在实际应用中的一个重要指标。

通常通过硬度和弹性模量来评价薄膜的力学性能。

研究表明,PECVD氮化硅薄膜的硬度高、弹性模量大,具有较好的耐磨损性和抗划伤性能,适合用于硬质涂层材料。

2.光学性能PECVD氮化硅薄膜在光学性能方面表现出色,具有良好的透明性和抗反射性能。

它被广泛应用于太阳能电池、显示器件等领域。

3.电学性能氮化硅薄膜在电学性能方面也有着出色的表现,具有较高的绝缘电阻率和较低的介电常数。

这些性能使其成为集成电路中绝缘材料的理想选择。

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)是一种常用的氮化硅(SiNx)薄膜制备技术,其性质和工艺研究对于微电子和光学器件的制备具有重要意义。

氮化硅薄膜具有良好的机械和光学性能,具体性质如下:1. 低介电常数:氮化硅薄膜具有较低的介电常数,使其在微电子器件中可以用作绝缘层材料,以减小电容效应和减少信号传输速度。

2. 优异的耐腐蚀性:氮化硅薄膜具有良好的耐酸碱性和化学稳定性,可以保护底层器件不受外界环境的侵蚀。

3. 较高的导热性:氮化硅薄膜具有较高的导热性,可以在微电子器件中用作热障层,有效地隔离热量。

4. 良好的光学性能:氮化硅薄膜对于可见光和紫外光有良好的透过性,可用于光学器件和显示技术中。

氮化硅薄膜的制备工艺研究包括以下几个方面:1. 基础气氛的选择:PECVD制备氮化硅薄膜通常在氨气(NH3)和二甲基硅胺(SiH2(NHMe)2)等开环硅氮烷化合物气氛中进行。

合适的基础气氛选择可以调节氮化硅薄膜的组分和性质。

2. 气压和功率的控制:氮化硅薄膜的性质受到PECVD工艺中气压和功率的影响。

适当的气压和功率可以控制氮化硅薄膜的密度、应力和薄膜结构。

3. 反应温度的调控:反应温度是影响氮化硅薄膜生长速率和晶体质量的重要因素。

较高的反应温度可以提高氮化硅薄膜的生长速率和致密性。

4. 氮气流量的控制:氮气是氮化硅薄膜中的主要组分之一,其流量的调控可以改变薄膜的氮含量和化学成分。

5. 衬底表面处理:对于氮化硅薄膜的制备,衬底表面的处理对于薄膜的附着和质量具有重要影响。

常见的表面处理方法包括氧化、清洗和表面修饰等。

PECVD氮化硅薄膜具有优异的性质和广泛的应用潜力。

通过对其性质及工艺研究,可以优化薄膜的性能和质量,并且为其在微电子和光学器件中的应用提供技术支持。

PECVD法沉积氮化硅薄膜性质工艺实验研究

PECVD法沉积氮化硅薄膜性质工艺实验研究

第38卷,增刊 红外与激光工程 2009年11月 V ol.38 Supplement Infrared and Laser Engineering Nov. 2009收稿日期:2009-09-00基金项目:国家“863”计划项目:用于可重构分插复用具有波长处理机制的平面光集成解复用接收器件的研究(2007AA03Z418); 教育部“长江学者和创新团队发展计划”资助(IRT0609); “高等学校学科创新引智计划”(简称“111计划”)第二批建设项目作者简介:张檀威(1985-),男,四川南充人,硕士,主要从事光通信器件方面的研究。

Email: ztw1985@导师简介:黄辉(1974-),男,教授,博士生导师,主要从事光通信器件及半导体材料方面的研究。

Email: huihuang@PECVD 法沉积氮化硅薄膜性质工艺实验研究张檀威,黄 辉,蔡世伟,黄永清,任晓敏(北京邮电大学 信息光子学与光通信教育部重点实验室,北京 100876)摘要:使用新型HQ-3型等离子体增强化学气相沉积(PECVD )设备在硅片(100)上沉积了氮化硅(SiNx )薄膜。

在实验过程中系统地改变沉积的工艺参数(例如生长温度,射频功率,沉积时间以及反应气体流量比)。

对实验所得氮化硅薄膜样品进行厚度和折射率的测试,根据测试结果讨论了上述工艺参数对氮化硅薄膜的性能影响(如生长速率以及折射率),最终通过对工艺参数进行优化获得了性能良好的氮化硅薄膜。

关键词:PECVD ;氮化硅;薄膜;工艺参数中图分类号:TN305.8 文献标识码:A 文章编号:1007-2276(2009)增B-0150-04Technology for silicon nitride thin film grown by PECVDZHANG Tan-wei, HUANG Hui, CAI Shi-wei, HUANG Yong-qing, REN Xiao-min(Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications Ministry of Education,Beijing University of Posts andTelecommunications, Beijing 100876, China)Abstract: Silicon nitride thin films were experimentally grown on silicon (100) by using PECVD. Growth parameters were changed in a series of experiments (for instance, growth temperature, RF power, growth time and gas flow rate). The silicon nitride thin film samples were tested to obtain the thickness and refractive index. The effect of above parameters on the quality of the silicon nitride thin film (for instance, growth velocity and refractive index) is discussed. Silicon nitride thin film with high quality is grown by optimizing the growth parameters.Key words: PECVD; Silicon nitride; Thin film; Growth parameters0 引 言氮化硅是物理、化学性能十分优良的功能材料,它具有良好的介电特性(介电常数低、损耗低)以及高绝缘性。

PECVD制备氮化硅薄膜的研究进展

PECVD制备氮化硅薄膜的研究进展

PECVD制备氮化硅薄膜的研究进展PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 是一种常用于制备硅基材料的高温等离子体化学气相沉积技术。

在PECVD中,硅基材料通过与气相前体和等离子体中的激活物质反应形成薄膜。

氮化硅 (SiN) 是一种非晶态的绝缘材料,具有优异的电气和光学性能,因此是集成电路和光电器件中常见的材料之一、以下是PECVD制备氮化硅薄膜的研究进展的讨论。

首先,近年来研究人员致力于改进PECVD的沉积过程,以实现更高质量的氮化硅薄膜。

传统的PECVD沉积过程在氨气和硅源之间存在化学反应和等离子体解离两个步骤,这导致了较高的氨气使用和较低的薄膜质量。

为了克服这一问题,一些研究人员引入了多步技术,例如两步沉积、多步沉积和双频PECVD等。

这些方法可以更好地控制氨气的使用量,提高薄膜质量。

其次,研究人员也对PECVD沉积参数进行了优化,以改善氮化硅薄膜的性能。

例如,沉积温度、沉积压力、氨气流量和硅源流量等参数的调节可以显著影响薄膜的成分、晶型、结构和应力等特性。

通过合理调控这些参数可以实现所需的氮化硅薄膜性能,例如较低的介电常数、较高的断电场强度和较小的薄膜应力。

此外,一些研究人员还探索了掺杂和合金化对PECVD氮化硅薄膜性能的影响。

掺杂氮化硅薄膜可以改变其导电性和光学性能,这对于一些特定的应用非常重要。

常用的掺杂元素包括硼、磷和锗等。

此外,通过合金化氮化硅薄膜,可以实现更多元素的控制和特定性能的优化。

最后,研究人员还通过改变PECVD的反应条件,例如引入场增强电子发射、气体混合和增加激活物质等,进一步提高氮化硅薄膜的性能。

这些新的技术和方法在提高薄膜的质量和均匀性方面取得了积极的进展。

总之,PECVD制备氮化硅薄膜的研究进展主要集中在改善沉积过程、优化沉积参数、探索掺杂和合金化以及引入新的反应条件等方面。

这些研究为氮化硅薄膜的制备和应用提供了更多的选择和可能性,有助于满足集成电路和光电器件等领域对高质量氮化硅薄膜的需求。

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究1. 结构性质PECVD氮化硅薄膜具有非晶态结构,其结晶度较低。

该薄膜的结构均匀,具有较高的致密性,因此在微电子器件中能够有效地提供绝缘层的作用。

氮化硅薄膜中具有大量的氮空位和氢空位,这些空位对其性质和应用有着重要的影响。

2. 光学性质PECVD氮化硅薄膜具有较高的透过率,在可见光范围内透光性较好,且具有良好的耐蚀性和抗辐照性。

这些优良的光学性质使得氮化硅薄膜在光学器件和光学涂层中得到了广泛的应用。

3. 机械性质PECVD氮化硅薄膜具有较强的抗压性和硬度,其抗拉强度较高。

因此在微电子器件中,氮化硅薄膜能够有效地提供保护性和支撑性。

4. 化学性质PECVD氮化硅薄膜具有较好的化学稳定性,对常见的溶剂和化学试剂具有一定的耐腐蚀性。

氮化硅薄膜中富含氢元素,因此具有较高的化学反应活性,可用于催化和表面改性等领域。

1. 基本制备过程PECVD氮化硅薄膜的制备过程主要包括气相混合、等离子体激发和薄膜沉积三个关键步骤。

在制备过程中,通常采用硅源气体、氨源气体和稀释气体(如氩气、氢气)进行混合,通过高频电场或射频电场激发气体,并在基底表面上沉积形成氮化硅薄膜。

2. 工艺参数优化在PECVD氮化硅薄膜的制备过程中,工艺参数的优化对薄膜的性质起着至关重要的作用。

气体流量、等离子体功率、基底温度和压强等参数的选择都会对薄膜的致密性、透明性、成膜速率等性质产生显著影响。

通过系统的工艺参数优化,可以得到具有良好性能的PECVD氮化硅薄膜。

3. 掺杂和后处理在实际应用中,通常需要对PECVD氮化硅薄膜进行掺杂或后处理,以满足特定的应用需求。

通过掺杂氮原子可以改善薄膜的光学性能和机械性能;而通过热处理或等离子体后处理可以提高薄膜的致密性和化学稳定性,从而拓展其应用领域。

PECVD氮化硅薄膜具有广泛的应用前景,在微电子器件、光学器件、传感器等领域都有着重要的应用价值。

通过对其性质和制备工艺的深入研究,可以为其在这些领域的应用提供更多的理论和实验支持。

PECVD淀积氮化硅薄膜性质研究

PECVD淀积氮化硅薄膜性质研究

收稿日期:2002211221 基金项目:国家自然科学基金项目(59976035);国家自然科学基金重大项目(50032010)文章编号:025420096(2004)0320341204PECV D 淀积氮化硅薄膜性质研究王晓泉,汪 雷,席珍强,徐 进,崔 灿,杨德仁(浙江大学硅材料国家重点实验室,杭州310027)摘 要:使用等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ,PECVD )在P 型硅片上沉积了氮化硅(SiNx )薄膜,使用薄膜测试仪观察了薄膜的厚度、折射率和反射光谱,利用扫描电子显微镜(SEM ),原子力显微镜(AFM )观察了截面和表面形貌,使用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR )和能谱仪(EDX )分析了薄膜的化学结构和成分。

最后,考察了薄膜在经过快速热处理过程后的热稳定性,并利用霍尔参数测试仪(Hall )比较了薄膜沉积前后载流子迁移率的变化。

关键词:太阳电池;PECVD ;氮化硅中图分类号:T K511+14 文献标识码:A0 引 言由于有着良好的绝缘性,致密性,稳定性和对杂质离子的掩蔽能力,氮化硅薄膜作为一种高效器件表面的钝化层已被广泛应用在半导体工艺中。

人们同时发现,在多晶硅太阳电池表面生长高质量氮化硅薄膜不仅可以十分显著地提高多晶硅太阳电池的转换效率,而且还可以降低生产成本。

这是因为作为一种减反射膜,氮化硅不仅有着极好的光学性能(λ=63218nm 时折射率在118~215之间,而最理想的封装太阳电池减反射膜折射率在211~2125之间)和化学性能,还能对质量较差的硅片起到表面和体内钝化作用,提高电池的短路电流。

因此,采用氮化硅薄膜作为晶体硅太阳电池的减反射膜已经成为光伏界的研究热点[1~3]。

1996年,Kyocera 公司通过生长氮化硅薄膜作为太阳电池的减反射膜和钝化膜在15cm ×15cm 的多晶硅太阳电池上达到了1711%的转换效率[4];A 1Hu Kbner 等人利用氮化硅钝化双面太阳电池的背表面使电池效率超过了20%[5]。

用PECVD法在金属衬底上沉积氮化硅薄膜

用PECVD法在金属衬底上沉积氮化硅薄膜

用PECVD法在金属衬底上沉积氮化硅薄膜
于映;陈抗生
【期刊名称】《电子元件与材料》
【年(卷),期】1996(015)001
【摘要】采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法在40Cr钢(含
Cr0.8% ̄1.1%)或铜等金属基片上沉积氮化硅薄膜。

沉积温度为250℃时,制备的薄膜厚度为0.2 ̄0.4μm,电阻率为8×10^16Ω·m,介质
击穿场强达到1×10^7V/cm。

用XPS谱研究了薄膜的结构和成分,并分析了沉积时不同的工艺参数对薄膜绝缘耐压性能的影响。

【总页数】3页(P27-29)
【作者】于映;陈抗生
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TN304.23
【相关文献】
1.RF-PECVD法在钢衬底上沉积氮化硅薄膜的研究 [J], 杜平凡;席珍强;汪新颜;金
达莱;王勇
2.射频频率对PECVD沉积氮化硅薄膜性能影响的研究 [J], 刘久澄;刘晓燕;任远;刘宁炀;王君君;王巧;陈志涛
3.PECVD法在聚酰亚胺上沉积氮化硅薄膜的工艺研究 [J], 吴清鑫;于映;罗仲梓;陈光红;张春权;杨渭
4.PECVD沉积氮化硅薄膜的透过率研究 [J], 宋江婷
5.基于正交试验的PECVD法沉积氮化硅薄膜工艺参数优化研究 [J], 吴晓松;褚学宁;李玉鹏
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积 法 (h mi l a o e oi o ) 为 常用 [ 。在 各种 c e c p rd p s in 最 av t 3 ]
对 在相 同条 件下 制备 的样 品进 行 分析 表征 。薄膜 厚度 的测 量 用 Alh - tpI 型 台 阶仪 , Ax S HS p aSe Q 用 I- i 型 x射 线光 电 子 能 谱 仪 ( S 和 J M-2 0 X 型 透 XP ) E 1 0 E 射 电镜 ( M) 析 薄膜 的成 分 和 结 构 , J M-6 0 TE 分 用 S 5 1
3 结 果 与 讨 论
3 1 各 工艺 参数 对薄 膜 沉积 速率 的影 响 .
影 响 薄膜 沉积 速 率和性 能 的 因素 主要包 括沉 积时 间 、 积温 度 、 频 功 率 以及 硅 烷 / 气 流 量 比等 。经 沉 射 氨
过 反复 实验 得 出 了最 优 化 的沉 积 工 艺 , 在温 度 4 0 即 0 5 0 、 频 功 率 8 ~ 1 0 、 烷/ O℃ 射 O 2W 硅 氨气 流量 比为 1
( - E VD 在 钢 衬 底 上 沉 积 氮 化 硅 薄 膜 。 用 台 阶 RF P C )
仪 、 射 线 光 电子 能 谱 ( S 、 射 电 镜 ( M ) 扫 描 X XP ) 透 TE 和
电镜 ( E 等手段 对 薄膜 的厚度 、 分 、 构及 形貌进 s M) 成 结
行表 征 , 并探讨 了各 工 艺参数 对 薄膜 沉积 速 率的 影响 。
关键 词 : 氮化硅 薄膜 ; 衬 底 ; - E VD; 钢 RF P C 沉积 速率
中 图 分 类 号 : TB 8 ; 8 . 3 3 04 4 1 文献 标识 码 : A 文 章 编 号 :0 19 3 (0 8 O一 4 70 1 0 -7 1 2 0 ) 3O 1- 3
1 引 言
2 实 验
钢 衬底选 用 4 0钢 ( 碳 量 约 为 0 4 %) 2 1钢 含 .0 和 0
膜 在均 匀性 和重 复性 方 面都 较好 。下 面讨 论分 析 在沉 积 时间 1 mi 、 积 温 度 4 0 射 频 功 率 1 0 以及 5 n沉 5 ℃、 0W 硅烷 / 气 流量 为 1: 氨 3的条 件 下 , 次 改变 其 中一 个 依 工艺 参 数对 薄膜 沉积 速 率 的影 响 。 首 先考察 薄 膜 厚 度 与 沉 积 时 间 的关 系 , 度 由台 厚 阶仪 测定 。以时 间为 横坐 标 , 膜厚 为纵 坐标 作 图 , 图 见 2 。结 果表 明 , 其 它 沉 积 参数 一定 的情 况 下 , 在 薄膜 厚
型扫 描 电镜 ( E ) 察 薄膜 的形 貌 。 SM 观
气相 沉积 技术 中 , 离子 体增 强 工 艺 ( E 等 P CVD 具 有沉 )
积 温度低 、 沉积 速 率快 、 膜 均 匀 致 密 、 艺 重 复 性 好 成 工 等优 点 , 目前 , 细薄 膜 的制备 大 多采 用 该 法 。等 离子 精 体增 强化 学 气 相 沉 积 又包 括 电 子 回旋 共 振 法 ( C - E R P C E VD) 、直 流 法 ( - E D) DC P CV 、微 波 法 ( Mw-
度 的增加 与沉 积 时 间大 致 成 正 比 , 条 件下 的沉 积 速 此
( C l Mn NiN) 试 样 表 面 抛 光 并 用 丙 酮 超 声 清 洗 1 r7 6 5 , 1 mi。气源是 经 氮气 ( 稀 释浓 度 为 1 的高 纯硅 5 n N) O 烷 ( i 和 纯度 为 9 . 9 的氨 气 ( sH ) 9 99 A o NH。 。实 验 是 ) 在 国产 的 HQ. 2型射频 等 离子 体增 强 化 学气 相 沉 积设
氮 化硅 薄膜 是 一 种 综 合 性 能 十 分 优 异 的 薄 膜 材 料 。它具有 良好 的光 电性能 、 学稳 定 性 和 热稳 定 性 , 化 已广泛 应用 于微 电子 领 域作 为器 件 的 减反 射 膜 、 化 钝
膜 和绝 缘膜 。同 时 , 化 硅 薄膜 还 有 着 很 好 的 机 械 性 氮

PC E VD) 和射 频法 ( F P CVD 等多 种工 艺[ 。 R -E ) 4 卅] 用 RF P C - E VD法在 钢衬 底上 制 备 了氮 化硅 薄 膜 ,
并研பைடு நூலகம் 探讨 了各工 艺参 数对 薄 膜沉 积 速率 的影 响 。
: ~ 1: 2 4的条件 下 沉积 1  ̄2 mi 到 的氮 化硅 薄 5 0 n得
(.浙 江理 工大 学 先 进纺 织材 料 与制备 技术 教育 部重 点实 验 室 , 江 杭州 3 0 1 ; 1 浙 1 0 8
2 .浙 江 理 工 大 学 材 料 工 程 中 心 , 江 杭 州 3 0 1 ) 浙 1 0 8
摘 要 : 采 用 射 频 等 离子 体 增 强 化 学 气 相 沉 积 法
F g 1 S h m a i ig a o - ECVD e u p n i c e tc d a r m fRF P q i me t
能, 高硬 度 、 磨 损 的 特 性 使 其 非 常 适 合 用 作 耐磨 涂 耐
层, 在钢 铁等金 属 材 料 的 表 面 改 性 领 域 同 样有 着 广 阔 的应用前 景[ ] 1。 氮化 硅薄膜 的制 备 方 法 很 多 , 中 以化 学 气相 沉 其
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