PECVDSiO_2_Si_3N_4双层膜驻极体性能
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工艺参数对SiO_2薄膜光学性能的影响
文章编号: 167329965(2010)022117204P ECVD工艺参数对SiO2薄膜光学性能的影响3杭凌侠,张霄,周顺(西安工业大学陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室,西安710032)摘 要: 为探索利用等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Depo2 sition,PECVD)技术制作光学薄膜的有效方法.以Si H4和N2O作为反应气体,通过采用MΟ2000U I型宽光谱变角度椭圆偏振仪对制作样片进行测试,分析了薄膜沉积过程中的不同的工艺参数对SiO2薄膜光学性能的影响.实验结果表明:在PECVD技术工作参数范围内,基底温度为350℃,射频功率为150W,反应气压为100Pa时,能够沉积消光系数小于10-5,沉积速率为(15±1)nm/min,折射率为(1.465±0.5)×10-4的SiO2薄膜.关键词: 等离子体增强化学气相沉积(PECVD);二氧化硅薄膜;工艺参数;薄膜光学特性中图号: O484 文献标志码: A 目前,用等离子体增强化学气相沉积方法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)制作SiO2单层介质膜以其优良的物理性能而广泛的应用在微电子领域[1Ο2].由于SiO2薄膜具有较低的折射率、熔点高、膜层牢固、抗磨耐腐蚀、保护能力强、对光的散射吸收小等独特性能,因而也非常适合用作制备光学增透膜.目前,绝大多数对SiO2薄膜光学特性的研究基本上是用PVD 方法制作得到的[3Ο4].在现代多晶硅太阳能电池中,运用PECVD方法沉积SiO2薄膜以其极好的光学特性和化学性能用来作为太阳能电池的减反射膜.因此,近年来采用PECVD技术制作SiO2作为太阳电池的光学减反射膜已经成为光伏界研究的热点[5Ο6].这些研究同时对于梯度折射率光学薄膜的研究也具有非常重要的指导意义[7Ο8].文中采用PECVD技术,以Si H4和N2O作为反应气体,利用椭偏技术进行薄膜光学性能分析,研究了温度、射频功率、工作真空以及反应气体流量比等工艺参数对硅基SiO2薄膜光学性能的影响.1 实验实验设备采用日本SAMCO生产的PDΟ220型等离子增强化学气相沉积系统.它采用两圆型铝制平行平板作为上下电极.射频电源频率13.56M Hz,通过配网耦合到上下极板上.样品采用电阻式加热,最高加热温度400℃,均匀性较好;为了获得更均匀的气场,上极板采用淋浴头型多孔结构(单个孔径0.5mm).实验中采用的两种工艺气体分别为10%的硅烷(氩气稀释)和高纯N2O(99.999%).为了提高椭圆偏振仪的测量精度,采用单面抛光的硅片做为薄膜沉积基底,在低温度下(T≤350℃)制备SiO2薄膜.考虑到光学薄膜应用范围,通过大量工艺实验,选取了薄膜吸收系数在10-5范围内变化的沉积工艺参数进行研究,主要讨论薄膜折射率和沉积速率与沉积工艺参数之间的关系.实验过程中的主要工艺参数及其范围:①基底温度为200～350℃;②射频功率为30～200W;③本底真空为5×10-2Pa;④工作真空为30～120Pa.制作样片的折射率与沉积薄膜厚度采用MΟ2000U I型宽光谱变角度椭偏仪测量,并且利用Wvase32软件中的Canchy模型对测量结果进行拟合.第30卷第2期 西 安 工 业 大 学 学 报 Vol.30No.2 2010年04月 Journal of Xi’an Technological University Apr.20103收稿日期:2009212211作者简介:杭凌侠(19582),女,西安工业大学教授,主要研究方向为光学薄膜与检测技术.E2mail:hanglingxia@.2 实验结果与讨论2.1 过程参量对薄膜光学特性的影响分别改变薄膜生长的工艺条件(基片加热温度、射频源输出功率以及工作真空),得到薄膜的沉积速率和折射率随各参量变化的趋势.实验中,被讨论的各个条件独立变化,维持其他工艺条件不变,气体流量比为N 2O ∶Si H 4=50∶70(sccm ).图1是基片加热温度(基片由电阻丝加热,热电耦测温)对沉积速率和薄膜折射率的影响.图中可见,由于温度的升高,成膜气体分子或原子在基底表面吸附和扩散作用加强,故沉积速率也越快,同时也更容易去除参杂在薄膜内部的少量N 原子,使薄膜成分更接近于纯的SiO 2薄膜.所以,沉积薄膜的折射率随着温度的升高而降低.图1 沉积速率、折射率随温度变化曲线Fig.1 Curves of deposition rate and ref ractive index with temperatures在使用PECVD 法沉积SiO 2薄膜时,随着射频功率的增加,反应腔体内气体相互作用更加剧烈,沉积速率有随着功率的增加而升高的现象[9].但由于本文试验中使用的是氩气稀释10%的Si H 4,在Si H 4流量相对较小的情况下(50sccm ),使得流入反应腔体内的Si H 4基本能够完全反应.这样,在成膜原子数量一定的情况下,功率的增加对薄膜的沉积速率影响较小,如图2所示,甚至提高的射频功率会在成膜表面出现类似“溅射”的现象,使沉积速率呈缓慢下降的趋势[10].射频功率在25W 到200W 的范围内,对折射率没有过于明显的影响,但在150W 左右折射率变化较小,故选取此时射频功率大小为理想条件.图3是工作真空与沉积速率和薄膜折射率的关系.薄膜的沉积速率先随工作真空的增加而增加,在30～80Pa 之间出现极值(46nm/min ),这是因为反应气体在腔体内的滞留时间相对变长,更有图2 沉积速率、折射率随射频功率变化曲线Fig.2 Curves of deposition rate and refractive index with different RF power利于反应气体充分的反应;随着工作真空继续增大(80～120Pa ),各种分子、离子相互碰撞的几率增加,在原子能量一定的情况下,分子、离子的平均自由程变小,无法到达沉积表面,只有基底表面附近的反应的原子才能有效地成膜,此时薄膜的沉积速率迅速的减小[11].在气压的变化过程中,沉积速率升高,气体反应充分,薄膜呈富氧的趋势,所以折射率从初始的1.47下降至1.46;而当沉积速率下降时,由于很多氧原子不能有效的成膜,导致薄膜再次趋向富氮的状态,折射率迅速升高到1.47.图3 沉积速率、折射率随工作真空变化曲线Fig.3 Curves of deposition rate and ref ractiveindex withdifferent gas pressures图4 沉积速率、折射率随N 2O/Si H 4气流比变化曲线Fig.4 The deposition rate and ref ractive indexat different N 2O/Si H 4gas flow ratios2.2 气体流量比变化对薄膜光学特性的影响为了更加准确的控制沉积薄膜的厚度,通过进811 西 安 工 业 大 学 学 报 第30卷一步降低Si H 4的流速,来降低SiO 2薄膜的沉积速率.在改变反应气体流量比的试验中,保持Si H 4流速(20sccm )不变,通过改变N 2O 的流量大小(N 2O :Si H 4流量比:1∶1Ο2∶1),得到薄膜的沉积速率和折射率随反应气体流量比变化的趋势.如图4所示,可以看出SiO 2薄膜的生长速率随N 2O 流量的增加先增加后趋于稳定,这是因为当N 2O 流量增加时,有更多的Si H 4气体能够有效成膜,而继续增加N 2O 流量将会因Si H 4的耗尽使流入的N 2O 不再继续参加反应.于此同时使生长出的SiO 2薄膜中的N 含量升高,Si ΟN 键、N ΟH 键含量增加,导致薄膜变得疏松,折射率变大.2.3 讨论在过程参量实验中,降低Si H 4的流量可以迅速的减小薄膜的沉积速率,得到的可用薄膜生长速率在11.9～15nm/min 之间变化.根据以上实验结果,试验在基底温度为350℃,射频功率100W ,气压为100Pa ,N 2O :Si H 4气流比为20:28的情况下分别沉积75nm ,150nm ,300nm ,600nm (沉积时间分别为:5min ,10min ,20min ,40min )厚度的SiO 2薄膜,如图5所示,所得到薄膜的沉积速率为15(±1)nm/min ,折射率为1.465(±0.5×10-4),消光系数<10-5.可以得出,在此条件下,我们可以获得可靠的,光学特性最佳的SiO 2薄膜.图5 沉积(a )5min ,(b )10min ,(c )20min ,(d )40min SiO 2薄膜的椭偏测量结果Fig.5 The experimental ellipsometric spectra and results of SiO 2thin film withdifferent deposition time of 5min (a ),10min (b ),20min (c )and 40min (d )3 结论采用PECVD 技术制备了薄膜折射率和沉积速率可控的SiO 2光学薄膜,分析研究了薄膜光学特性随工艺条件的不同而变化的趋势,研究结果表明:1)在本文所选定的工艺参数范围内,工作真空对薄膜的光学性能影响较大,射频功率和温度影响相对较小;2)通过控制薄膜制备工艺参数,薄膜生长速率可控;其随射频功率的增加并不一定线性增加,而是变化缓慢甚至下降;3)增大工作真空或者升高温度,可以提高薄膜的沉积速率,降低薄膜的折射率;4)在Si H 4流量很小的情况下,增加N 2O 的流量,会增加SiO 2薄膜的沉积速率,但容易使薄膜有一个富氮的趋势,提高薄膜的折射率.5)当基底温度为350℃,射频功率100W ,气911 第2期 杭凌侠等:PECVD 工艺参数对SiO 2薄膜光学性能的影响压为100Pa,N2O∶Si H4气流比为20∶28的情况时,SiO2薄膜沉积速率为15nm/min,折射率为1.465,消光系数<10-5,薄膜光学性能较好.参考文献:[1] 董萼良,康新,陈凡秀.利用数字散斑相关法测定聚酰亚胺/SiO2合成薄膜的力学性能[J].实验力学,2005,20(1):11. DON G EΟliang,KAN G Xin,CH EN FanΟxiu.Experi2 mental Studies on the Mechanical Properties of thePolyimide/SiO2Film by the Digital Speckle Correla2 tion Method[J].Journal of Experimental Mechanics,2005,20(1):11.(in Chinese)[2] 吕文龙,罗仲梓,何熙,等.PECVD淀积SiO2的应用[J].功能材料与器件学报,2008,14(1):33. L V WenΟlong,L UO ZhongΟzi,H E Xi,et al.Applied Research on SiO2Deposited by PECVD[J].Journal ofFunctional Materials and Devices,2008,14(1):33. (in Chinese)[3] 冯丽萍,徐新.白宝石上生长SiO2薄膜的工艺[J].材料开发与应用,2005,20(3):32. FEN G LiΟping,XU Xin.Technics of SiO2Thin Films Prepared on Sapphire[J].Material Development andApplications,2005,20(3):32.(in Chinese)[4] 孙继红,章斌,徐耀,等.SiO2光学增透膜的制备及光学性能[J].光学技术,2000,26(2):104. SUN JiΟhong,ZHAN G Bin,XU Yao,et al.Prepara2 tion and Optical Properties of SiO2AR Coating[J]. Optical Technique,2000,26(2):104.(in Chinese) [5] Martirosyan K S,Hovhannisyan A S.Calculation ofReflectance of Porous Silicon DoubleΟlayer Antireflec2 tion Coating for Silicon Solar Cells[J].Physica StatusSolidi,2007,4(6):2103.[6] Sivoththaman S.Graded Silicon Based PECVD ThinFilm for Photovoltaic Applications[J].Proceedings ofSPIE,2007,66740A:1.[7] Ishikura N.Broadband Rugate Filters Based on Por2ous Silicon[J].Optical Materials,2008,31:102. [8] J anicki V,Lapp schies parison of Gradient In2dex and Classical Designs of a Narrow Band NotchFilter[J].Proceedings of SPIE,2005,596310:1. [9] 王福贞,马文存.气相沉积应用技术[M].北京:机械工业出版社,2007. WAN G FuΟzhen,Ma WenΟcun.Vapour Deposition Application Technology[M].Beijing:China MachinePress,2007.[10] Hof mann M,Schmidtl C,K ohnl N,et al.Stack Sys2tem of PECVD Amorphous Silicon and PECVD Sili2con Oxide for Silicon Solar Cell Rear Side Passiva2tion[J].Research Application,2008,16:509. [11] 娄丽芳,盛钟延,姚奎鸿,等.厚二氧化硅光波导薄膜制备及其特性分析[J].光学学报,2004,24(1):24. LOU LiΟfang,SH EN G ZhongΟyan,YAO KuiΟhong, et al.PECVD Deposition and Characterization ofThin Silica Film for Optical Waveguide[J].ACTAPhotonica Sinica,2004,24(1):24.(in Chinese)Optical Properties of SiO2Thin Films Prepared by PECV DH A N G L i ngΟX i a,Z H A N G X i ao,Z HOU S hun(Shaanxi Province Key Lab of Thin Films Technology and Optical Test,Xi’an Technological University,Xi’an710032,China)Abstract: To explore a feasible met hod to p repare optical t hin films by plasma enhanced chemical vapor depo sitio n(PECVD)technology,using Si H4and N2O as reacting gas,SiO2t hin film was successf ully p repared on silicon subst rate by PECVD.Optical p roperties of t he films were examined by MΟ2000U I variable angle incidence spect ro scopic ellip someter.The result s show t hat SiO2t hin film wit h extinction coefficient less t han10-5can be depo sited at t he depositio n rate of(15±1)nm/min under t he condition of subst rate temperat ure350℃,RF power150W and reaction pressure100Pa,in addition t he ref ractive index of t he film(n equals about1.465)can be cont rolled accurately.K ey w ords: PECVD;SiO2t hin films;experiment parameter;optical properties(责任编辑、校对 张立新) 021 西 安 工 业 大 学 学 报 第30卷。
ECR_PECVD制备Si_3N_4薄膜沉积工艺的研究
ECR 2PECV D 制备Si 3N 4薄膜沉积工艺的研究Ξ陈俊芳 吴先球 王德秋(华南师范大学物理系,广州 510631)丁振峰 任兆杏(中国科学院等离子体物理研究所,合肥 230031)(1998年8月25日收到)Ξ国家自然科学基金(批准号:69493501)及广东省自然科学基金(批准号:970317)资助的课题. 由偏心静电单探针诊断了电子回旋共振等离子体增强化学汽相沉积(ECR 2PECVD )反应室内等离子体密度的空间分布规律.结果表明在轴向位置Z =50cm 处,直径<12cm 范围内等离子体密度分布非常均匀.分析了等离子体密度径向均匀性对沉积速率均匀性和薄膜厚度均匀性的影响.讨论了沉积制备一定薄膜厚度的Si 3N 4薄膜的工艺重复性.研究了各种沉积工艺参数与Si 3N 4薄膜沉积速率的相互关系.得到了ECR 2PECVD 技术在沉积薄膜时的工艺参数条件.PACC :6855;8115H ;52701 引言目前,低温等离子体技术在材料科学、半导体微电子学和光电子学等领域的研究和加工中起重要作用[1—4].微波电子回旋共振等离子体增强化学汽相沉积(ECR 2PECVD )技术是低温等离子体加工方法中重要技术之一,它是在化学汽相沉积(CVD )的基础上发展起来的新技术.由于等离子体是不等温系统,其中“电子气”具有比中性粒子和正离子大得多的平均能量,电子温度为1—10eV ,约为气体分子的10—100倍,即反应气体接近环境温度,而电子的能量足以使气体分子的化学键断裂,并导致化学活性高的粒子(离子、活化分子等基团)的产生,亦即反应气体的化学键在低温下即可被分解,从而实现高温材料的低温合成[5,6].Si 3N 4薄膜材料是一种人工合成的精细陶瓷功能材料,它具有优良的抗冲击能力、耐高温、抗腐蚀、强度高等特点,在汽车工业、加工工业、微电子工业和光电子工业等方面已得到了广泛的应用[7—9].传统制备Si 3N 4薄膜方法的沉积温度高,对设备的耐温性能和加热方法有特殊的要求,限制了它的应用,ECR 2PECVD 能在较低沉积温度下制备优质均匀的Si 3N 4薄膜.Si 3N 4薄膜的性能取决于薄膜的形成过程,而薄膜的形成受到诸多因素的第48卷第7期1999年7月100023290/1999/48(07)/1309206物 理 学 报ACTA PHYSICA SIN ICA Vol.48,No.7,J uly ,1999ν1999Chin.Phys.S oc.影响[10].如基片沉积温度、基片在反应室内的位置、基片表面性质、反应室内等离子体密度、气体流量等.因此,要提高沉积薄膜的质量和性能,必须了解工艺过程和反应室参量对薄膜性质的影响,确定最佳工艺过程.本文主要研究了反应室内等离子体空间分布的均匀性对ECR 2PECVD 制备Si 3N 4薄膜厚度均匀性的影响,分析了沉积工艺(工作压力、气体配比、基片沉积温度、微波功率)与Si 3N 4薄膜沉积速率的关系,并讨论了制备Si3N 4薄膜的工艺重复性.2 实验装置与等离子体参数空间分布图1为制备Si 3N 4薄膜的ECR 2PECVD 装置图.主要由真空系统、配气系统、微波系统、励磁系统、反应室和基片加热系统以及静电单探针系统组成.真空系统由涡轮分子泵图1 ECR 2PECVD 装置原理图 1为微波源,2为真空系统,3为励磁系统,4为配气系统,5为反应室,6为基片加热系统,7为静电单探针图2 等离子体密度的空间分布和机械泵组成;配气系统由SiH 4,N 2气源和双路流量计组成;微波系统由600W 功率可调的微波源和微波输入匹配耦合器组成;励磁系统由励磁线圈和113×75—115×75A 直流电源组成;反应室由<12cm ×10cm的共振区和<1415cm ×70cm 反应区的不锈钢圆筒两部分组成;基片放置在轴向可移动、温度可调节的基片架上.图2给出当运行气压为8×10-3Pa ,微波功率为240W 时,由偏心静电单探针诊断获得的等离子体反应室内等离子体密度的空间分布.从图2可见,在反应室轴向位置Z =70cm 的共振区附近,径向R =0cm 的中心位置等离子体密度为812×1010cm -3.从微波窗口向抽气口方向过渡时,等离子体密度减小;在轴向位置Z =50cm 处,径向0131物 理 学 报48卷R =0—6cm 范围内等离子体密度很均匀,平均约为1179×1010cm -3.这说明在轴向位置Z =50cm 处的等离子体密度在直径<12cm 范围内分布均匀,有利于制备厚度均匀的薄膜.3 Si 3N 4薄膜样品的制备基片采用(111)单晶硅片、溴化钾(K Br )片和载波片.将基片作常规清洗后烘干装入沉积室进行薄膜沉积.在本底真空好于2×10-3Pa 时,将SiH 4和N 2作为反应气体,经双路流量计送入等离子体反应室内.在ECR 等离子体的激活下,进行化学反应,反应方式为3SiH 4+2N 2+e 等离子体Si 3N 4↓+6H 2↑+e.(1)在基片上沉积出Si 3N 4薄膜.4 实验结果与讨论411 Si 3N 4薄膜的沉积速率与工作气压的关系实验使用80%N 2稀释的SiH 4气体为反应气体(即SiH 4∶N 2配比为1∶4),反应气体经流量计送入反应室,调节气体流量可在不同工作气压下沉积Si 3N 4薄膜.图3给出沉积图3 Si 3N 4薄膜的沉积速率与工作气压的关系速率与工作气压的关系曲线.从图3可见,当工作气压上升时,沉积速率逐渐增高,当工作气压从6×10-2Pa 升至9×10-2Pa 时,沉积速率从15nm/min 增至28nm/min ,增高较快,当工作气压为8×10-2Pa 时,沉积速率为26nm/min 左右,当工作气压从9×10-2Pa 增至3×10-1Pa 时,沉积速率从28nm/min 增至32nm/min ,增高较慢.这是因为工作气压从低气压处开始上升时,反应室内参与反应的气体增加,使到达基片表面的反应产物增多,同时气压适当提高,反应室内的等离子体密度增大,反应气体中活性粒子增多,从而得到高的沉积速率.但当工作气压进一步上升到较高值时,等离子体密度增加不大,在一定的工作气压下反而会减小[11,12],使反应气体活性变弱,导致在高气压范围沉积速率增高较少.412 Si 3N 4薄膜的沉积速率与进气配比的关系利用双路流量计将80%N 2稀释的SiH 4同N 2以不同配比的SiH 4∶N 2气体送入反应室内.分别调节SiH 4和N 2的流量,得到SiH 4∶N 2的进气配比为1/4,1/6,1/8,1/10,1/12.在沉积过程中保持工作气压为8×10-2Pa ,在不同进气配比条件下沉积Si 3N 4薄膜.图4给出沉积速率与进气配比的关系.从图4可见,随进气配比的变小,沉积速率逐渐11317期陈俊芳等:ECR 2PECVD 制备Si 3N 4薄膜沉积工艺的研究降低.在高进气配比1/4处沉积速率为26nm/min 左右,在1/6处沉积速率为24nm/min 左右,在1/8处沉积速率为22nm/min 左右.进气配比从1/4降到1/8范围内,沉积速率图4 Si 3N 4薄膜的沉积速率与进气配比的关系降低较慢.在1/8到1/12低进气配比范围内,沉积速率降低加快.在进气配比为1/10处沉积速率为18nm/min 左右,在进气配比为1/12处沉积速率为125nm/min 左右.这是因为在一定的工作气压下,SiH 4∶N 2进气配比降低时,反应室内SiH 4含量减少,使Si 3N 4的生成产物降低所造成。
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学和光电子学中的材料。
本文介绍了PECVD 氮化硅薄膜的性质及其制备工艺。
PECVD氮化硅薄膜具有较高的介电常数、较低的电子漂移率和较好的热稳定性。
它的介电常数通常在3.0左右，适用于微电子学和光电子学中的绝缘层材料。
同时，PECVD氮化硅薄膜具有较好的化学稳定性和生化舒适性，可以用于生物医学器械的涂层。
PECVD氮化硅薄膜的制备工艺通常要求氨气（NH3）和二甲基硅烷（SiH2）作为反应气体。
制备过程中，反应室内的气体被加热至400 ~ 500°C，氨气和二甲基硅烷分别以高纯度的气体形式经过送入反应室，经过一系列的化学反应而形成氮化硅薄膜。
其制备工艺主要有以下几个步骤：
1.清洗基片：将待涂层的基片用乙醇清洗干净，去除其表面的油污和杂质。
2.沉积：将基片放入PECVD反应室中，将室温加热至400 ~ 500°C，并送入氨气和二甲基硅烷等反应气体。
氨气和二甲基硅烷在反应室中发生化学反应，生成氮化硅薄膜。
3.退火：在氮化硅薄膜沉积后，需要进行一定的退火处理，以提高薄膜的结晶度和热稳定性。
退火温度通常在700 ~ 800°C，时间在1 ~ 2小时。
4.检验：对已经制备好的氮化硅膜进行检验，例如测量其膜厚、介电常数和表面形貌等参数，以保证其质量和稳定性。
综上所述，PECVD氮化硅薄膜是一种重要的微电子学和光电子学材料，具有重要的应用价值。
其制备工艺较为简单，但需要精密的操作和严格的工艺条件，以保证其薄膜质量和稳定性。
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。
Si_3N_4薄膜的成分与结构研究
T ecna i G2F 20 S2TW IN 型透射电子显微镜) 结果如
图 4 ESEM 扫描电子能谱图 F ig. 4 ESEM spectrum
2. 2 S i3N4 薄膜的成分
2. 2. 1 D PA 分析 对 Si3N 4 薄膜样品进行俄歇深度剖面分析, 结
2. 2. 2 A ES 分析 用M K 公司的 V G. M ICROOLAB. M K 型俄
歇 电子能谱仪 (A ES) 对 Si3N 4 薄膜进行分析, 图 6 是获得的 Si3N 4 薄膜的 A ES 谱图, 可以看到两个明 显的谱峰, 一个是 Si 峰, 一个是N 峰; 没有发现其它 杂质 存 在, N 峰 是 由 于 中 间 反 应 产 生 的。 说 明 PECVD 反应过程中 Si3N 4 薄膜成分比较纯净。
1 实验方法
在 Si 基体表面制备 Si3N 4 薄膜是通过 PECVD 方法在日本产的 PECVD 设备 PXJ 2100RH 上进行 的。 采用平面圆形反应器装置的两个极板互相平行 的圆板, 射频功率以电容耦合式输入, 获得均匀的电 场分布, 它是半导体薄膜行业主流使用的等离子体 发生器。 电极有两块间隔 2 英寸, 直径 26 英寸的平 行圆板构成, 上电极加高压, 经匹配电路与 5 kW 、 5 kH z的电源相接, 下电极接地并为放基片的基座。
su lts w ere tested by XRD , T EM , A ES and D PS and show ed tha t the Si3N 4 film is am o rp hou s and the com po sition of the film is p rincip a lly Si3N 4 a s exp ected, esp ecia lly the bond ing steng th betw een Si3N 4 film and Si sub stra te is h igh w ith h igh com p act2 ness of the film a s ind ica ted by SEM.
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（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（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氮化硅薄膜是一种具有优异性能和广泛应用的材料。
在集成电路、太阳能电池和液晶显示器等领域，PECVD氮化硅薄膜被广泛应用作为绝缘层、阻隔层和抗反射层等。
本文通过对PECVD氮化硅薄膜的性质及其制备工艺的研究，以期提高氮化硅薄膜的性能和优化其制备工艺。
1.1 物理性质PECVD氮化硅薄膜的密度在2.0~2.25 g/cm^3之间，硬度在8~12 GPa之间。
它的折射率范围在1.9~2.2之间，其红外吸收波长范围在800~1200 cm^-1之间。
PECVD氮化硅薄膜的电容率介于6~10之间，导电率非常低（10^-10~10^-12 S/cm），具有优异的绝缘性能。
此外，它还具有优异的热稳定性和低介电损耗。
PECVD氮化硅薄膜的折射率与波长有关，在400~700 nm范围内，其折射率略高于SiO2（1.45），在700~1100 nm范围内，其折射率略低于SiO2（1.45）。
由于其折射率与波长有一定关联，因此可以通过控制PECVD过程参数来调节其光学性能。
2. 制备工艺2.1 基质清洗在PECVD过程中，基质表面的污染物会降低薄膜的质量和性能，因此基质必须进行彻底的清洗。
常见的基质清洗方法包括化学方法和物理方法，比如超声波清洗和高温退火等。
在基质清洗过程中，应该避免使用含氢氧化物的清洗剂，因为其可能引起基质表面的氧化。
2.2 气氛控制PECVD过程需要在惰性气氛下进行，以避免氧化反应的发生。
此外，通过控制反应器内的压力控制反应速率和薄膜的厚度。
在一定程度上，反应器内气氛的化学组成对薄膜的性质也有影响。
2.3 元素掺杂通过将杂质元素引入PECVD反应中，可以改变氮化硅薄膜的性能和特性，比如提高其导电性和光学透过率等。
元素掺杂的方法包括共淀积和后修饰等。
PECVD过程中的工艺参数包括沉积时间、温度、功率、压力等。
这些参数的变化都会对薄膜的性质和质量产生影响。
通过优化工艺参数，可以改善PECVD氮化硅薄膜的性质。
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。
用于微机电系统的SiO_2_Si_3N_4驻极体的制备及电荷稳定性
用于微机电系统的SiO2/Si3N4驻极体的制备及电荷稳定性3肖慧明1,温中泉2,张锦文3,陈钢进1(1.浙江科技学院功能材料研究所,浙江杭州310012;2.重庆大学微系统研究中心,重庆400044;3.北京大学微电子学研究院,北京100871)摘 要: 驻极体微型发电机是近期提出的微电子机械系统开发中的一个新领域,驻极体电荷稳定性则是影响驻极体微型发电机性能的关键。
用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法制备SiO2/Si3N4双层膜,采用电晕充电和热极化方法对材料进行注极形成驻极体,探讨了器件加工工艺及存储环境对双层膜驻极体电荷稳定性的影响。
结果表明,电晕充电后SiO2/Si3N4双层膜的电荷存储稳定性明显优于SiO2单层膜;传统的电晕注极方法仅适用于大面积驻极体的制备,但对微米量级的材料表面不适用;微器件制备的工艺流程对驻极体电荷稳定性有显著影响,但存储环境对热极化驻极体电荷稳定性的影响很小。
关键词: 驻极体;微型发电机;SiO2/Si3N4双层膜;电荷稳定性;微器件加工中图分类号: TM930.4;TN603.5文献标识码:A 文章编号:100129731(2007)08212972031 引 言微电子机械系统(micro elect ro mechanical sys2 tem,M EMS)是集微型结构、微型传感器、微执行器以及相应的信号处理控制电路直至接口、通讯和电源于一体的微型器件或系统,在生物医疗、国防军工、精密仪器以及微型机器人等领域有着广泛的应用前景[1]。
微执行器中用的微型发电机和微型马达是微机电系统中的关键部件,近年来提出的以驻极体材料为基础的微型发电机和微型马达由于没有繁琐的驱动电路设计与制作,加工工艺简单,因而倍受人们的关注[2]。
驻极体是指那些能够长期储存电荷的电介质材料[3]。
非晶SiO2驻极体由于具有能与IC平面工艺和微机械加工技术兼容等优点而成为驻极体微型发电机用首选材料。
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。
在SiO_2和Si_3_N_4膜_省略_RTCVD法沉积多晶硅薄膜的研究_王文静
在SiO 2和Si 3N 4膜上用RTCVD 法沉积多晶硅薄膜的研究①王文静 许 颖 罗欣莲 于 元 赵玉文(北京市太阳能研究所,北京100083)于 民 李国辉(北京师范大学低能物理研究所,北京100875)文 摘:报道了在SiO 2和S i 3N 4膜上用R TCV D 法直接沉积多晶硅薄膜的实验结果,在这两种薄膜上制备出了具有柱状晶粒的多晶硅薄膜,发现两者在薄膜的结构和结晶取向上有很大不同。
用RT CV D 法在SiO 2膜上沉积的多晶硅膜,晶粒较大,晶粒间的空隙也较大,晶粒的择优取向为〈111〉;在Si 3N 4膜上沉积的多晶硅薄膜,晶粒尺寸较小,晶粒致密,晶粒间基本无空隙,晶粒的择优取向为〈100〉。
关键词:多晶硅薄膜,化学汽相沉积,衬底0 引 言多晶硅薄膜太阳电池是最近世界上太阳能光伏发电研究领域的一个热点,人们将它作为降低太阳电池成本的一个主要候选对象。
制备多晶硅薄膜的方法很多,较有代表性的有:化学汽相沉积(CV D )结合区熔再结晶(ZM R )[1—3];等离子化学汽相沉积(PECV D )结合固相晶化(SPC )[4—6],液相外延(LPE )[7—9]。
在这几种薄膜制备方法中,以CVD +ZM R 方法达到的电池效率最高,日本三菱重工研究所制备的电池效率达到16.45%。
然而,CV D +ZM R 方法的制备过程较复杂,要在非硅衬底(如SiO 2膜)上先用低压CV D 法制备一层非晶硅薄膜,再用区熔再结晶设备将这层非晶硅薄膜区熔并再结晶,以形成较大的晶粒,之后在这层籽晶层上用CVD 法沉积多晶硅薄膜,因此,CV D +ZM R 法的产业化较困难。
我们采用快速热化学汽相沉积(RTCV D )法直接在非硅衬底上制备多晶硅薄膜,省略LPCV D 和ZM R 过程,简化工艺,降低成本。
此外,衬底的选择是多样的,报道中常见的有:SiO 2、SiC 、Al 2O 3等。
我们在实验中发现,在SiO 2膜上直接沉积多晶硅薄膜,致密性较差,晶粒间有空隙,这主要是硅与SiO 2的浸润性较差的缘故;为此,我们同时选择与硅的浸润性较好的Si 3N 4进行对比研究,发现在Si 3N 4上沉积的薄膜,致密性明显变好,而且这两种薄膜的其它特性也有较大的不同。
PESiO2和SiN双层膜简介
02
03
实验过程
在恒温恒湿的条件下，对双层膜样品 进行性能测试，包括透过性能、分离 性能、耐腐蚀性能等。
实验结果
Pesio2和Sin双层膜均表现出良好的透 过性能和分离性能，能够有效地去除 水中的溶解性物质和有害气体。
Pesio2和Sin双层膜的制造成本较低， 具有较高的经济效益和环境友好性。
Pesio2和Sin双层膜的耐腐蚀性能优异， 能够在不同的酸碱度环境下稳定运行。
智能化发展
借助人工智能和大数据技术，Pesio2和Sin双层 膜的制造和应用将更加智能化，提高生产效率和 产品质量。
市场需求
环保需求
随着全球环保意识的提高，对高效、环保的Pesio2和Sin双层膜的 需求将不断增加。
可持续发展需求
可持续发展理念将推动市场对高效、可循环利用的Pesio2和Sin双 层膜的需求。
化学结合
通过化学反应将Pesio2和Sin结合在一起，如共价键合。这种结合 方式更加牢固，能够提高双层膜的整体性能。
离子结合
Pesio2和Sin之间可以通过离子相互作用结合在一起。这种结合方 式在某些应用中具有较高的稳定性。
02 Pesio2和Sin双层膜的应用
工业应用
过滤分离
Pesio2和Sin双层膜具有优异的过 滤性能，可用于工业生产中的液 体和气体分离，如水处理、化工、 制药等领域。
渗透汽化
Pesio2和Sin双层膜具有较高的渗 透汽化性能，可用于工业中的渗 透汽化过程，如燃料油脱硫、有 机溶剂脱水等。
气体分离
Pesio2和Sin双层膜在工业气体分 离领域也有广泛应用，如氢气、 氮气、氧气的分离和纯化。
生物医学应用
血液透析
Pesio2和Sin双层膜可用于制备人工肾脏透析膜， 用于治疗肾功能衰竭等疾病。
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。
PECVDSiO_2和SiON薄膜的工艺优化及其应用
PECVDSiO_2和SiON薄膜的工艺优化及其应用
周均;Hille.,U
【期刊名称】《微电子学》
【年(卷),期】1995(25)5
【摘要】在等离子激发条件下，进行了ＳｉＯ＿２，和ＳｉＯＮ介质薄膜生长实验，研究了沉积参数射频功率、反应压力、反应气体流量比及总流量、反应温度对沉积薄膜的生长速率、均匀性和折射率的影响，并优化了工艺条件，得到了生长速率为１５０ｎｍ／ｍｉｎ、均匀性为±０．４４％、折射率ｎ为１．４６３±０．００２的ＳｉＯ＿２和生长速率为１１７ｎｍ／ｍｉｎ、均匀性为±３．０％、折射率ｎ为１．５０６±０．００４的ＳｉＯＮ介质薄膜。
还介绍了这两种介质薄膜的应用。
【总页数】6页(P8-13)
【关键词】等离子增强;化学气相沉积;二氧化硅;薄膜
【作者】周均;Hille.,U
【作者单位】电子工业部第２４研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN304.055;TN304.21
【相关文献】
1.Cu／CuNi薄膜热电偶薄膜制备工艺优化研究 [J], 杨丽红;陈皓帆
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生强
3.应用于扑翼机的低成本薄膜切割工艺优化 [J], 王琛;王浩;盂森林;王钧
4.接力攻关半世纪激光薄膜谱传奇——记2018年度国家技术发明奖二等奖获奖项目“大尺寸高性能激光偏振薄膜元件成套制备工艺技术及应用”完成团队 [J], 蔡萌
5.PECVD SiON膜的性质及其在双层互连工艺中的应用 [J], 曾天亮;陈平;江志庚;李志彭
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PECVD工艺参数对SiO2薄膜光学性能的影响
PECVD工艺参数对SiO2薄膜光学性能的影响杭凌侠;张霄;周顺【期刊名称】《西安工业大学学报》【年(卷),期】2010(030)002【摘要】为探索利用等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deoosition,PECVD)技术制作光学薄膜的有效方法.以SiH_4和N_2O作为反应气体,通过采用M-2000UI型宽光谱变角度椭圆偏振仪对制作样片进行测试,分析了薄膜沉积过程中的不同的工艺参数对SiO2薄膜光学性能的影响.实验结果表明:在PECVD技术工作参数范围内,基底温度为350℃,射频功率为150 W,反应气压为100 Pa时,能够沉积消光系数小于10(-5),沉积速率为(15±1)nm/min,折射率为(1.465±0.5)×10(-4)的SiO2薄膜.【总页数】4页(P117-120)【作者】杭凌侠;张霄;周顺【作者单位】西安工业大学,陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室,西安,710032;西安工业大学,陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室,西安,710032;西安工业大学,陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室,西安,710032【正文语种】中文【中图分类】O484【相关文献】1.射频功率对PECVD制备类金刚石薄膜光学性能的影响 [J], 崔万国;张玲2.PECVD法制备SiO2薄膜的热应力影响研究 [J], 王乔升3.太阳能电池 PECVD 工艺参数对生长氮化硅薄膜影响的研究 [J], 韩萌;罗群霞;张渊4.衬底温度对用RF-PECVD法制备的非晶硅薄膜光学性能影响 [J], 李世彬;吴志明;朱魁鹏;蒋亚东;李伟;廖乃镘5.退火温度对PECVD法制备SiO2/Si3N4光学薄膜性能的影响 [J], 吴立宇;李小强;王斌;屈盛官因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
PECVD淀积Si_3N_4作为光刻掩膜版的保护膜
PECVD淀积Si_3N_4作为光刻掩膜版的保护膜张晓情;李沛林;王敬松;杨建红【期刊名称】《半导体技术》【年(卷),期】2009(34)11【摘要】采用等离子增强化学汽相淀积(PECVD)方法淀积Si3N4薄膜作为光刻掩膜版的保护膜,可以降低掩膜版受损程度,延长使用寿命。
分析了Si3N4膜厚的选取要求,给出了PECVD淀积Si3N4膜的工艺条件。
实际制作了带有Si3N4保护的光刻掩膜版,并与不带Si3N4保护的掩膜版的使用情况做了对比。
结果表明,带有Si3N4保护的光刻掩膜版的使用寿命可明显延长2倍以上。
【总页数】3页(P1096-1098)【关键词】等离子增强化学气相淀积;氮化硅;光刻版;保护膜【作者】张晓情;李沛林;王敬松;杨建红【作者单位】天光半导体有限公司;兰州大学微电子研究所【正文语种】中文【中图分类】TN305.7【相关文献】1.如何运用建中L42812-1／ZM型平板单室PECVD淀积生长速率低于100A／min的致密SiO2膜层 [J], 杨彦伟2.如何运用建中L42812-1/ZM型平板单室PECVD淀积生长速率低于100(A)/min的致密SiO2膜层 [J], 杨彦伟3.多量子阱红外级联光伏探测器·InSb红外焦平面器件减反射膜淀积方法及其专用掩膜架·组合型大口径衍射光学元件·碲锌镉半导体材料的欧姆电极·钛酸锶钡薄膜材料的制备方法 [J],4.基于晶圆键合工艺的光刻掩膜版排版方法 [J], 尹卓;苏悦阳;罗代艳;马莹;王刚;朱娜;刘力锋;吴汉明;张兴5.氧化硅涂塑包装膜与等离子体化学气相淀积(PECVD)技术 [J], 董志武;韩兆让;杨延华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第14卷第1期功能材料与器件学报Vol 114,No 112008年2月JOURNAL OF F UNCTI O NAL MATER I A LS AND DE V I CESFeb .,2008文章编号:1007-4252(2008)01-0125-04收稿日期:2007-07-20; 修订日期:2007-09-22基金项目:国家自然科学基金资助项目(No .60676042).通讯作者:张锦文(1969-),女,副教授,北京大学微电子学研究院(E -mail:j w zhang@i m e .pku .edu .cn ).PEC VD SiO 2/Si 3N 4双层膜驻极体性能陈治宇,吕知秋,张锦文,金玉丰,李婷,田大宇,王颖(北京大学微电子研究院,微米/纳米加工技术国家重点实验室,北京100871)摘要:本文研究了在带有Cr/Au 电极的玻璃衬底上利用PECVD 制备的Si O 2/Si 3N 4双层膜驻极体性能。
针对这种驻极体提出了一个简单的工艺流程暴露出一部分金属电极,并在电晕注极过程中将底电极引出接地。
通过实验改变电晕注极过程中的注极时间、温度等因素,希望得到对PECVD 制备的Si O 2/Si 3N 4双层膜驻极体性能的优化。
本文证实了PECVD 双层膜具备良好的驻极体性能,有望广泛应用于微器件中。
关键词:驻极体;Si O 2/Si 3N 4双层膜;PECVD 中图分类号:T B324 文献标识码:APECV D prepared S i O 2/S i 3N 4double layers electrets CHEN Zhi 2yu,LV Zhi 2qiu,ZHANG J in 2wen,L I Ting,TI A N Da 2yu,WANG Ying,J I N Yu 2feng (Nati onal Key Laborat ory of Nano /M icr o Fabricati on Technol ogy,I nstitute of M icr oelectr onics,Peking University,Beijing 100871,China )Abstract:This paper reports Si O 2/Si 3N 4double layer electrets both p repared by PECVD on glass sub 2strates with Cr/Au l ower electr ode .A p r ocess was devel oped t o expose part of l ower metal electr ode,which is connected t o the gr ound during cor ona charge p r ocess .D ifferent charging te mperatures,ti m e and other fact ors were investigated f or i m p r oving perf or mance of PECVD p repared Si O 2/Si 3N 4double layers electrets .This paper has p r oved high perf or mance of PECVD p repared Si O 2/Si 3N 4double layers elec 2trets,which can thus be expected a wide app licati on in m icr o devices .Key words:electrets,Si O 2/Si 3N 4double layers,PECVD0 引言由于能够长期存储电荷,并提供稳定的外电场,驻极体材料被广泛地应用于各种电声传感器[1],生物医药[2],静电发电机[3]等方面。
无机驻极体材料由于与I C 和ME MS 加工工艺具备良好的兼容性而得到了广泛的关注[4]。
硅基无机驻极体如Si O 2和Si 3N 4等得到了大量研究,并已经应用于各种微传感器中。
一个典型的例子是驻极体微麦克风[5]。
通常应用于微传感器的Si O 2和Si 3N 4无机驻极体采用热氧或APCVD 、LPCVD 的方法淀积在带有背电极的硅片上。
然而,为了得到较小的寄生电容,有时需要较厚的驻极体介质层,而这些工艺的淀积速度较慢,往往不能满足要求;另一方面,这些工艺中用到的高温也限制了玻璃片这样的低熔点ME MS 常用衬底的应用。
PECVD 的方法具备低温生长,生长速度快,生长薄膜残余应力小的优点,可以有效地克服上述缺点。
所以这种制备方法有望广泛地应用于微发电机等器件的加工制造过程。
本工作研究了在带有Cr/Au 电极的玻璃衬底上利用PECVD 制备的Si O 2/Si 3N 4双层膜驻极体性能。
并通过改变注极过程中的参数希望对双层膜驻极体的性能进行优化。
1 试验样品的制备基于4寸Pyrex7740玻璃片。
经过常规的超声清洗后,在玻璃片正面溅射Cr (30n m )和Au (100n m )电极。
Si O 2(1um )层利用PECVD 的方法以约120n m /m in 的速率淀积在金属电极上;同样采用PECVD 的方法淀积Si 3N 4(100n m ),生长速率为15n m /m in 。
PECVD 的生长的衬底温度为300℃。
之后,经划片得到2×2c m 2的样品。
样品经烘干后保存于干燥塔中。
本文通过一个简单的光刻及腐蚀的工艺流程将金属底电极引出,用于在电注极过程中接地。
对于PECVD 的Si O 2和Si 3N 4,都可以采用BHF (缓冲氢氟酸)进行腐蚀。
因而,本文对所有样品分别进行涂胶,曝光显影,以及BHF 腐蚀(45m in )的工艺流程来去除样品一个角上的介质层。
最后分别采用O 2等离子体和HNO 3两种方法去除残余的光刻胶。
在之后的电注极过程中,将此处暴露出来的金属底电极引出接地(如图1所示)。
Fig .1 Cor ona charge equi pment图1 电晕注极示意图双层膜的电荷注入采用栅控恒压电晕充电的注极方法。
这种方法具备设备简单、操作方便、注极效率高、性能良好和表面电势可控的优点。
在电晕注极过程中,将暴露出来的Cr/Au 底电极引出接地。
整体电晕注极过程的示意图如图1所示。
其中,针尖电压(cor ona voltage )为-8kV,针尖到样品表面的距离约10mm ,栅网电压(grid voltage )为-600V ,栅网到样品表面的距离约为4mm 。
本工作采用Trek 541型静电计测量样品的表面电势。
性能良好的驻极体在常温下表面电势的衰减十分缓慢,为了能够在短时间内观察到驻极体的电荷稳定特性,样本在250℃的温度下进行恒温退极化。
我们通过研究不同的注极温度,时间等参数对驻极体电荷存储稳定性的影响,希望能够对PECVD 制备的Si O 2/Si 3N 4双层膜驻极体的性能进行优化。
2 结果与讨论2.1 去胶工艺对驻极体性能的影响对于在电晕注极之前,暴露底电极的工艺流程中,去胶工艺分别采用了O 2等离子体干法去胶和发烟硝酸(HNO 3)湿法去胶两种不同的去胶工艺方法。
本文比较了两种去胶方法对双层膜驻极体的注极效果及电荷稳定性造成的差异。
试验结果如图2所示。
其右上角的小图为归一化的表面电势衰减情况(Nor malized Surface Potential ),即某一时刻的表面电势值与初始表面电势的比值,用于判断和比较不同样品的电荷稳定性。
Fig .2 Charge decay at 250℃with different methods t o stri pphot o resister图2 不同的去胶方法对驻极体性能的影响从图2中可以看出,PECVD 的双层膜具备良好的驻极体性能。
电晕注极的初始电压(-400V 甚至621 功能材料与器件学报 14卷-500V 以上)可以达到接近栅网电压(-600V )的水平。
同时,PECVD 的双层膜的电荷存储也比较稳定。
对于采用O 2等离子体干法去胶的样品,在250℃下恒温退极化3小时之后,表面电势仍可以稳定在310V 以上。
试验表明,采用O 2等离子体干法去胶的样品的初始电势(-500V 以上)明显高于采用HNO 3湿法去胶的样品(-450V )。
同时,从归一化的表面电势的衰减曲线还可以看出,前者的电荷存储稳定性也较好。
可见,采用O 2等离子体干法去胶的方法,无论是在注极后的表面电势方面,还是在电荷存储的稳定性方面,都明显优于采用HNO 3湿法去胶的方法。
这可能是因为,在采用HNO 3湿法去胶的过程中,可能会引入可动离子,因此会对表面导电性起到增强作用,从而加速内部电荷的流失,导致采用HNO 3湿法去胶的样品性能相对较差。
2.2 注极温度对驻极体性能的影响电晕注极的过程中,充电温度是一个重要的可变参数。
试验中,样品分别在室温(RT ),80℃,120℃三个不同的注极温度下进行电晕注极。
三种样品的注入时间统一为45m in 。
试验结果如图3所示。
Fig .3 Nor malized Charge decay at 250℃with different char 2ging te mperatures图3 注极温度对驻极体性能的影响图3的实验结果表明,高温有利于提高电荷存储的稳定性。
这是因为,电晕注极过程中的高温加快了电荷的运动,进而提高了电荷在介质体内的迁移率,有利于电荷注入到更深层,加深电荷重心;同时也有利于电荷被深能级陷阱所捕获,进而提高了电荷存储的稳定性。
2.3 注极时间对驻极体性能的影响注极时间的长短也是电晕注极过程中的可变参数。
试验比较了不同的注极时间(25m in,45m in )对驻极体性能的影响,样品的注极温度统一为80℃,试验结果如图4所示。
图4的试验结果显示,采用不同的注入时间的表面电势衰减曲线几乎重合,这说明注极时间并不会对PECVD 制备的Si O 2/Si 3N 4双层膜驻极体的电荷存储稳定性造成显著的影响。
Fig .4 Nor malized Charge decay at 250℃with different char 2ging ti m e图4 注极时间对驻极体性能的影响然而,根据试验结果的观察,注极时间的长短会影响到电荷在样品表面横向分布的均匀性。
试验显示,对于面积为2×2c m 2的样品,采用底电极接地的电晕注极方法,45m in 的注入时间足以在表面得到均匀的电势分布。
3 结论在带有Cr/Au 电极的玻璃衬底上利用PECVD 制备的Si O 2/Si 3N 4双层膜具备良好的驻极体性能。