氮化硅薄膜的沉积速率和表面形貌

合集下载

RF—PECVD法在钢衬底上沉积氮化硅薄膜的研究

积法（ｈｍｉｌａｏｅｏｉｏ）为常用［。在各种ｃｅｃｐｒｄｐｓｉｎ最ａｖｔ３］
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，ＡｘＳＨＳｐａＳｅＱ用Ｉ－ｉ型ｘ射线光电子能谱仪（Ｓ和ＪＭ－２０Ｘ型透ＸＰ）Ｅ１０Ｅ射电镜（Ｍ）析薄膜的成分和结构，ＪＭ－６０ＴＥ分用Ｓ５１
３结果与讨论
３１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４０即０５０、频功率８～１０、烷／Ｏ℃ 射Ｏ２Ｗ硅氨气流量比为１
（－ＥＶＤ在钢衬底上沉积氮化硅薄膜。用台阶ＲＦＰＣ）
仪、射线光电子能谱（Ｓ、射电镜（Ｍ）扫描ＸＸＰ）透ＴＥ和
电镜（Ｅ等手段对薄膜的厚度、分、构及形貌进ｓＭ）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；－ＥＶＤ；钢ＲＦＰＣ沉积速率
中图分类号：ＴＢ８；８．３３０４４１文献标识码：Ａ文章编号：０１９３（０８Ｏ一４７０１０－７１２０）３Ｏ１－３

薄膜材料之氮化硅薄膜的PECVD生长介绍

总结
氮化硅薄膜应用很广泛，且应用 PECVD方式生长较好。
谢谢！
射频功率
射频功率是PECVD 工艺中最重要的参数之一。
当射频功率较小时, 气体尚不能充分电离, 激活效率低, 反应物浓度小, 薄膜针孔多且均匀性较差, 抗腐蚀性能差;
当射频功率增大时, 气体激活效率提高, 反应物浓度增大, 并且等离子体气体对衬底有一定的轰击作用使生长的氮化硅薄膜结构致密, 提高了膜的抗腐蚀性能;但射频功率不能过大, 否则沉积速率过快, 会出现类似“溅射” 现象影响薄膜性质
300~600K
高温对氮化硅薄膜制备工艺的影响：
高温不仅会使基板变形，而且基板中的缺陷会生长和蔓延，从而影响界面性能
PECVD制膜的优点：
均匀性和重复性好，可大面积成膜；
可在较低温度下成膜；
台阶覆盖优良；薄膜成分和厚度易于控制；
适用范围广，设备简单，易于产业化
生成氮化硅薄膜的反应如下：
薄膜分子热运动
设备
直接法生长设备
间接法生长设备
注意事项：
1.要求有较高的本底真空； 2.防止交叉污染； 3.原料气体具有腐蚀性、可燃性、爆炸性、易
燃性和毒性，应采取必要的防护措施。
检验
对薄膜来说, 折射率是薄膜成分以及致密程度的综合指标, 是检验薄膜制备质量的重要参数
不同腔体气压射频功率温度 NH3 流量
PECVD 法生长氮化硅薄膜
主要内容：
PECVD介绍氮化硅薄膜介绍生成
物理气相沉积(PVD) 离子束溅射镀膜
薄膜制备方式
脉冲激光沉积镀膜
化学气相沉积(CVD)
常压CVD 低压CVD
PECVD 激光增强CVD
CVD介绍

集成电路制造中氮化硅薄膜的制备与性能优化

集成电路制造中氮化硅薄膜的制备与性能优化随着现代科技的不断发展，集成电路作为现代科技的核心实现器，扮演着极为重要的角色。

而在集成电路制造过程中，薄膜技术是不可或缺的一环。

氮化硅薄膜则是其中的重要一种，具有许多优异特性，被广泛应用于集成电路制造中。

本文将分析氮化硅薄膜的制备及性能优化。

一、氮化硅薄膜的制备氮化硅薄膜的制备通常采用化学气相沉积（CVD）技术。

CVD技术是利用气态前体物在高温下分解并反应生成薄膜的一种方法。

在氮化硅薄膜制备中，常用的气态前体物有三氯化氮、氨气、硅烷和氮气等。

其中，三氯化氮和氨气混合气体是制备氮化硅薄膜的一种重要材料。

氮化硅薄膜的制备过程分为三个主要阶段，即前驱体分解阶段、部分氮化阶段和全氮化阶段。

在前驱体分解阶段，混合气体被输入至反应室中，在高温下分解，生成氮、氢、氯、硅等活性物质。

在部分氮化阶段，反应室内的活性氮与硅相互作用，形成氮化硅物种。

在全氮化阶段，氮化硅物种在反应室内不断增长，形成氮化硅薄膜。

氮化硅薄膜的生长速率随反应温度的升高而增加，通常在1000~1100°C下生长，生长速率可达到0.2~1μm/min。

同时，氧气对氮化硅的腐蚀性很强，因此氧气通量要尽可能小，一般在几乎没有氧气的条件下进行。

二、氮化硅薄膜的性能优化氮化硅薄膜具有诸多优异特性，例如优良的化学稳定性、高的绝缘性能、优异的氧化和饱和化学修饰能力等。

为了进一步提高氮化硅薄膜的性能，必须进行充分的研究和优化。

1. 晶格匹配性优化氮化硅薄膜是由氮化硅晶体生长而成，晶格常数与衬底的晶格常数有所不同，这就导致氮化硅薄膜会产生应力。

应力会影响薄膜的物理性质，如抗剥落性和承载能力等。

为了优化氮化硅薄膜的性能，研究人员通常会通过晶体表面制备氮化硅薄膜，以获得更好的晶格匹配性能。

2. 控制涂层厚度在制造集成电路时，涂层厚度必须精确控制。

氮化硅薄膜的厚度控制对于集成电路的性能有重要影响。

通常，人们通过控制气相沉积时的反应条件，如反应时间、反应温度、反应气体流量等，以控制氮化硅薄膜的厚度。

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. 引言1.1 背景介绍PECVD氮化硅薄膜是一种重要的薄膜材料，广泛应用于半导体领域、光电子器件和微电子器件中。

氮化硅薄膜具有优异的光学、电学和机械性能，具有很高的化学稳定性和耐热性，因此在微电子工业中具有广泛的应用前景。

随着半导体器件尺寸的不断缩小和功能的不断提高，对PECVD氮化硅薄膜的性能和工艺要求也越来越高。

传统的PECVD氮化硅薄膜制备工艺通常采用硅烷和氨气作为前驱物质，在高温和低压条件下沉积在衬底表面上。

由于氨气具有毒性和爆炸性，并且在制备过程中易产生氢气等副产物，对环境和人员健康造成威胁。

研究人员开始探索其他替代性氮源气体，如氮气等，以提高PECVD氮化硅薄膜的制备效率和质量，并减少对环境的影响。

本文旨在探究PECVD氮化硅薄膜的制备工艺、性质分析、影响因素、优化工艺以及未来应用展望，以期为相关领域的研究和应用提供参考和指导。

1.2 研究目的研究目的：本研究旨在深入探究PECVD氮化硅薄膜的性质及制备工艺，分析影响其性质的因素，为优化PECVD氮化硅薄膜的制备工艺提供理论依据。

通过对氮化硅薄膜在不同条件下的特性和性能进行研究，探讨其在光电子、微电子领域的潜在应用，为相关领域的科学研究和工程应用提供参考和指导。

通过本研究的开展，希望能够深化对PECVD氮化硅薄膜的认识，并为该材料的制备工艺和性能优化提供新思路和方法。

通过对未来应用展望的探讨，为相关领域的发展方向提供启示，促进氮化硅薄膜在光电子、微电子等领域的进一步研究和应用。

2. 正文2.1 PECVD氮化硅薄膜的制备工艺PECVD氮化硅薄膜的制备工艺是一项关键的研究内容，其制备过程必须严格控制以确保薄膜质量和性能。

通常，制备工艺包括以下几个步骤：首先是前处理步骤，包括基板清洗和表面处理。

基板清洗可以采用溶剂清洗、超声清洗等方法，以去除表面的杂质和污染物。

表面处理可以采用氧等离子体处理、氢气退火等方法，以改善基板表面的粗糙度和亲水性。

氮化硅薄膜材料的PECVD制备及其光学性质研究

目录1引言-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------错误！未定义书签。

1.1氮化硅的特性-----------------------------------------------------------11.2氮化硅的制备方法----------------------------------------------------------------------------------------21.2.1常压化学气相沉积(APCVD)--------------------------------------------------------------------21.2.2低压化学气相沉积(LPCVD)--------------------------------------------------------------------21.2.3等离子体增强化学气相沉积(PECVD)------------------------------------------------------31.3氮化硅薄膜PECVD制备的特点-----------------------------------------------------------------------4 2实验-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------42.1实验仪器的介绍-------------------------------------------------------------------------------------------42.2PECVD法制备氮化硅薄膜的原理----------------------------------------52.3实验方法------------------------------------------------------------53 实验结果与讨论-------------------------------------------------------------------------------------------------5 参考文献--------------------------------------------------------------------------------------------------------------10氮化硅薄膜材料的PECVD制备及其光学性质研究摘要：等离子增强型化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition , PECVD)是目前较为理想和重要的氮化硅薄膜制备方法，本文详细探讨了对氮化硅薄膜PECVD制备的方法、原理以及制备过程,成功生长了质量较好的氮化硅薄膜,并用紫外-可见光光谱仪研究了沉积薄膜的表面形貌及其光学带隙,得出氮化硅薄膜相关的光学特性,结果表明,氮气流量对薄膜的光学带隙影响较大,制备的薄膜主要为富硅氮化硅薄膜。

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

文章编号：1005-5630(2019)03-0081-06DOI : 10.3969/j.issn.1005-5630.2019.03.013PECVD 氮化硅薄膜性质及工艺研究李攀1，张倩2，夏金松1，卢宏1（1．华中科技大学武汉光电国家研究中心，湖北武汉 430074；2．武汉晴川学院，湖北武汉 430204）摘要：为了制备高质量氮化硅薄膜，采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)进行氮化硅的气相沉积，讨论了工艺参数对薄膜性能的影响，验证设备工艺均匀性和批次间一致性。

通过高低频交替生长低应力氮化硅薄膜，并检测薄膜应力，对工艺进行了优化，探索最佳的高低频切换时间。

研究了PECVD 氮化硅薄膜折射率、致密性、表面形貌等性质，制备出了致密的氮化硅薄膜。

研究结果表明，PECVD 氮化硅具有厚度偏差小、折射率稳定等特点，为其在光学等领域的应用打下了基础。

关键词：半导体材料；氮化硅薄膜；等离子增强化学气相沉积(PECVD)中图分类号：TN304.6 文献标志码：AProperties and preparation of low stress SiN x film by PECVDLI Pan 1，ZHANG Qian 2，XIA Jinsong 1，LU Hong1（1. Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China;2. Wuhan Qingchuan University, Wuhan 430204, China ）Abstract: In this paper, silicon nitride deposition process was carried out by using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The influence of processing parameters on PECVD film properties were discussed. In conclusion, it was convenient to obtain low stress SiN x film by controlling the switching time of high and low frequencies respectively; dense high quality SiN x films with low tensile stress can be grown. The results showed that PECVD silicon nitride had the characteristics of small thickness deviation and stable refractive index, which establishes a foundation for its application in optics.Keywords: semiconductor material ；silicon nitride film ；plasma enhanced chemical vapor deposition收稿日期：2018-07-16基金项目：国家自然科学基金(61335002)作者简介：李　攀(1986—)，男，工程师，研究方向为成膜与刻蚀。

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。

氮化硅薄膜光学性质的研究

氮化硅薄膜光学性质的研究摘要：氮化硅薄膜具有优良的光学性能，常用作太阳能电池表面的减反射材料。

采用传统的退火炉和快速热退火炉进行了不同时间和温度下的退火比较，并研究了退火对薄膜光学性能的影响。

研究发现：氮化硅薄膜经热处理后厚度降低，折射率先升高后降低。

关键词：太阳能电池；氮化硅薄膜；热处理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。

作为一种减反射膜，氮化硅不仅有着极好的光学性能(λ =6 3 2 ． 8 n m时折射率在 1 . 8 ～2． 5之间，而最理想的封装太阳电池减反射膜折射率在 2 ． 1 ～2． 2 5 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 . 氮化硅薄膜的光学性质1 .1实验本实验采用2cm×2cm×400um的单面抛光的P型<100>Cz硅片，在沈阳科仪中心PECVD400型真空薄膜生长系统中生长氮化硅薄膜。

氮化硅薄膜制备过程如下：实验前使用乙醇和丙酮超声清洗样品15min以去除油污，然后用1号液(H20：H202：NH3·H20=5：1：1)和2号液(H20：H2O2：HCl=5：1：1)清洗，最后再使用5％稀氢氟酸(HF)漂洗5min以去除氧化层，去离子水洗净烘干后放人反应室。

采用硅烷(10％氮气稀释)和高纯氨气作为反应气体沉积氮化硅薄膜，其中沉积薄膜的生长参数如下：气体流量为硅烷30sccm、氨气60sccm、工作气压30Pa、射频频率 13．5MHz、沉积时间10min。

沉积薄膜后，采用传统的退火炉和新兴的快速热退火炉进行了氩气保护下不同时间和温度下的退火比较，并测试了薄膜退火前后的厚度、折射率。

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]。

氮化硅薄膜性质-PPT文档资料

炉管温区示意图
射频功率对氮化硅薄膜的影响
射频功率是PEVCD最重要的工艺参数之一,在工作中射频功率一般在确定为最佳工艺条件后就不再改变,以保证生产的重复性。当射频功率较小时,气体尚不能充分电离,激活效率低,反应物浓度小,薄膜针孔多且均匀性较差,抗腐蚀性能差;当射频功率增大时,气体激活效率提高,反应物浓度增大,生长的氮化硅薄膜结构致密,提高了膜的抗腐蚀性能;但射频功率不能过大,否则沉积速率过快,使膜的均匀性下降,结构疏松,针孔密度增大, 钝化性能退化。腐蚀速率在一定程度上反映出膜的密度和成分,与折射率关系密切;一般是折射率越高腐蚀速
率越低。射频功率对氮化硅薄膜沉积速率和性质的影响见下图。
沉积速率与射频功率关系
腐蚀速率与射频功率关系
折射率与射频功率关系
从键能角度看,Si - H键的键能小于N - H键的键能,使N -H键破裂比Si - H键破裂需要更多的能量,当SiH4浓度足够高时,随着射频功率的增加,使得更多的N - H键破裂,为反应气体提供了充分的氮的自由基,硅氮反应充分,因而沉积速率直线上升。但是当SiH4浓度过低、气体总流量太小时,因激活率达到饱和,在较高功率下
会出现沉积速率饱和的现象,这时沉积速率几乎不受RF功率的影响。
气体流量比对生长氮化硅薄膜的影响
气体总流量接影响到沉积的均匀性,为防止反应区下游反应气体因耗尽而降低沉积速率,并且补偿SiH4
气体的各种非沉积性的消耗, PECVD通常采用较大的SiH4和气体总流量。 SiH4 /NH3流量比对沉积速率、膜的组分及物化性质均有很大的影响。表3为SiH4 /NH3相对比例对沉
脉冲占空比影响
脉冲开关时间比例选择不恰当，也只能长出一些有干涉条纹的薄膜。其原因是：脉冲为高电平时产生气体辉光放电，形成了等离子体，脉冲为低电平时辉光放电停止，此时为薄膜生长阶段，激活的反应物分发生反应，在衬底表面迁徙成核而生长，附产物从衬底片上解吸，随主气流由真空泵抽走。在低频功率源下，等离子体中的离子被多变的电场加速，到达衬底的速率要比高频交变电场中的大，对样品表面的轰击作用也就更明显，造成压应力，出现干涉条纹。在高频功率源下，脉冲的开关时间选取不当，也会产生张应力，使样品产生干涉条纹。

氮化硅薄膜性质

气体流量比对生长氮化硅薄膜的影响
气体总流量直接影响到沉积的均匀性,为防止反应区下游反应气体因耗尽而降低沉积速率,并且补偿SiH4 气体的各种非沉积性的消耗, PECVD通常采用较大的SiH4和气体总流量。
SiH4 /NH3流量比对沉积速率、膜的组分及物化性质均有很大的影响。表3为SiH4 /NH3相对比例对沉积薄膜的影响。由表3知,薄膜的折射率和相对特性由SiH4 /NH3膜的相对比例来调节,应采用较高的 SiH4 /NH3
当衬底温度升高时,沉积速率增大,氮化硅薄膜的含H量和Si/N比下降,折射率上升,腐蚀速率下降;衬底温度的变化对氮化硅薄膜的腐蚀速率影响显著。
折射率是薄膜结构和致密性的综合反映,等离子体中的反应相当复杂,生成膜的性质受多种因素的
影响,因此,折射率是检验成膜质量的一个重要指标。
温度对沉积速率的影响较小,但对氮化硅薄膜的物化性质影响很大;温度升高时,薄膜的密度和折
➢SiNx的优点：
✓优良的表面钝化效果 ✓高效的光学减反射性能（厚度和折射率匹配） ✓低温工艺（有效降低成本） ✓含氢SiNx:H可以对mc-Si提供体钝化
温度对薄膜影响
为了提高生成膜的质量,需要对衬底加温。这样可使成膜在到达衬底后具有一定的表面迁移能力,在位能最低的位置结合到衬底上去,使所形成薄膜内应力较小,结构致密,具有良好的钝化性能。衬底温度一般在250～350 ℃,这样能保证薄膜既在HF中有足够低的刻蚀速率和较低的本征应力,又具有良好的热稳定性和抗裂能力。衬底温度低于200 ℃沉积生成的薄膜本征应力大且为张应力,不容易沉积;而高于400 ℃时氮化硅薄膜生长不均匀,容易龟裂。
沉积速率与射频功率关系
腐蚀速率与射频功率关系
折射率与射频功率关系

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. 引言1.1 研究背景PECVD氮化硅薄膜是一种在微电子领域广泛应用的材料，具有优异的绝缘性能和稳定的化学性质。

随着微电子器件的不断发展，对PECVD氮化硅薄膜的性能要求也越来越高。

目前，人们对氮化硅薄膜的制备工艺、性质分析、表面形貌研究以及应用前景进行了深入探讨，但仍有许多问题有待解决。

传统的PECVD氮化硅薄膜的制备工艺存在着很多缺陷，如膜的致密性不足、氢气残留量较高等，限制了其在微电子器件中的应用。

研究优化PECVD氮化硅薄膜的制备工艺，提高膜的质量和稳定性，具有重要意义。

随着半导体器件尺寸的不断缩小，对氮化硅薄膜表面形貌的要求也越来越严格。

如何通过PECVD技术获得具有良好表面形貌的氮化硅薄膜，是当前研究的重点之一。

对PECVD氮化硅薄膜的制备工艺、性质分析、表面形貌研究以及应用前景进行深入探讨，对进一步推动微电子器件的发展具有重要意义。

1.2 研究意义通过深入研究PECVD氮化硅薄膜的制备工艺和性质分析，可以为提高氮化硅薄膜的质量和稳定性提供理论基础和实验依据。

探究PECVD氮化硅薄膜的表面形貌以及优化其工艺参数，有助于提高薄膜的光学、电学性能，从而拓展其在微电子领域的应用范围。

本研究将为氮化硅薄膜的生产和应用提供新的思路和方法，对于推动半导体器件技术的发展具有重要意义。

2. 正文2.1 PECVD氮化硅薄膜的制备工艺PECVD氮化硅薄膜的制备工艺是利用等离子体增强化学气相沉积技术，在特定的工艺条件下，将硅源气体（如二甲基硅醚、三甲基氯硅烷等）与氨气（NH3）反应生成氮化硅薄膜。

制备工艺中的关键参数包括沉积温度、沉积压力、沉积速率、氮源气体流量等。

在制备过程中，首先需要清洁基底表面，去除氧化层和杂质，以保证薄膜的质量和附着力。

在PECVD氮化硅薄膜制备过程中，通过控制沉积温度和压力，可以调节薄膜的致密性和结晶度，从而影响其机械性能和光学性能。

氮源气体的流量和比例也会影响氮化硅薄膜的成分和性质。

氮化硅薄膜性质

第5页/共15页
第6页/共15页
气体流量比对生长氮化硅薄膜的影响
第7页/共15页
脉冲占空比影响
第8页/共15页
对石墨框和舟要求。
第9页/共15页
总结： 0
色差表面颜色不均匀一致，没有明显分界线一边呈红色一边为蓝色或一边深海蓝一边浅蓝色
水印刻蚀清洗后片子表面没有完全干燥，镀膜后硅片表面有水珠的地方的颜色与其它表面颜色不一致，呈金黄色或其它颜色，形状为半圆形或半椭圆形位于电池片边沿或在电池片表面呈圆形或椭圆形。
1
氮化硅薄膜性质
氮化硅薄膜性质氮化硅薄膜是一种物理、化学性能十分优良的介质膜,具有高的致密性、高的介电常数、良好的绝缘性能和优异的抗Na+能力等,因此广泛应用于集成电路的最后保护膜、耐磨抗蚀涂层、表面钝化、层间绝缘、介质电容。等离子增强化学气相沉积(简称PECVD Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)具有沉积温度低( < 400 ℃) 、沉积膜针孔密度小、均匀性好、台阶覆盖性好等优点。➢SiNx的优点：√优良的表面钝化效果√高效的光学减反射性能（厚度和折射率匹配）√低温工艺（有效降低成本）√含氢SiNx:H可以对mc-Si提供体钝化
第3页/共15页
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
炉管温区示意图
第4页/共15页
射频功率对氮化硅薄膜的影响当射频功率较小时,气体尚不能充分电离,激活效率低,反应物浓度小,薄膜针孔多且均匀性较差,抗腐蚀性能差;当射频功率增大时,气体激活效率提高,反应物浓度增大,生长的氮化硅薄膜结构致密,提高了膜的抗腐蚀性能;但射频功率不能过大,否则沉积速率过快,使膜的均匀性下降,结构rocess Department

氮化硅薄膜的沉积速率和表面形貌

氮化硅薄膜的沉积速率和表面形貌氮化硅薄膜是一种广泛应用于微电子器件制造中的材料，具有优异的电学和光学性能。

在氮化硅薄膜的制备过程中，沉积速率和表面形貌是两个重要的性能指标。

本文将分别从沉积速率和表面形貌这两个方面来探讨氮化硅薄膜的特点和影响因素。

一、氮化硅薄膜的沉积速率氮化硅薄膜的沉积速率是指单位时间内沉积在基底表面的薄膜厚度。

沉积速率的大小对于薄膜的制备时间和成本有着重要的影响。

1. 沉积方法对沉积速率的影响氮化硅薄膜的常用沉积方法包括物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）两种。

其中，PVD技术包括磁控溅射和电子束蒸发等，而CVD技术则包括低压CVD和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）等。

在PVD技术中，沉积速率主要受到溅射功率、基底温度和沉积气体压力等参数的影响。

溅射功率的增加会提高沉积速率，但过高的溅射功率可能导致薄膜含有较高的缺陷密度。

基底温度的增加也有利于提高沉积速率，但过高的温度可能引起基底表面的热应力。

沉积气体压力的增加可以增加沉积速率，但过高的压力可能导致薄膜中的杂质含量增加。

在CVD技术中，沉积速率主要受到气相反应速率和表面扩散速率的影响。

气相反应速率取决于前驱体气体的浓度和反应温度，而表面扩散速率则受到表面反应活性和表面能的影响。

因此，调节前驱体气体的浓度和反应温度，以及优化表面反应活性和表面能，可以有效地控制氮化硅薄膜的沉积速率。

2. 沉积条件对沉积速率的影响除了沉积方法的选择外，沉积条件也对氮化硅薄膜的沉积速率有着重要的影响。

沉积温度是影响沉积速率的关键因素之一。

一般来说，较高的沉积温度有利于提高沉积速率，但过高的温度可能导致薄膜中的应力增大。

此外，沉积气体的流量、沉积时间和基底材料等因素也会对沉积速率产生一定的影响。

二、氮化硅薄膜的表面形貌氮化硅薄膜的表面形貌直接影响着薄膜的界面性能和微观结构。

良好的表面形貌可以提高薄膜的光学透明性、机械强度和界面粘附性。

1. 沉积方法对表面形貌的影响不同的沉积方法会对氮化硅薄膜的表面形貌产生不同的影响。

PECVD氮化硅

1结果与讨论--薄膜生长速率随腔体气压变化的关系

沉积腔体内的反应气体压强对沉积有一定的影响[4]。反应气体压强越高沉积速率越大。通常腔体内的反应气体压强要保证等离子体能够维持稳定的辉光放电。图4 为薄膜生长速率随腔体气压变化的关系曲线,工艺参数如下:SiH4流量100cm3/min,NH3流量4cm3/min,N2流量 700cm3/min,时间10min,温度300℃,射频功率20W,腔体气压67～200Pa
1结果与讨论--温度对薄膜生长速率的影响
过程中,受等离子体活化的反应气体在衬底表面有沉积和挥发两种机制作用,并且这两种机制都是随着温度的升高而加剧的,然而在由低温向高温转变时挥发机制的影响相比沉积机制更显著,所以导致了最终沉积到表面的速率下降[8];二是由于沉积在衬底表面的分子温度越高运动的能力越强,高的迁移能力可以让氮化硅分子有能力运动到基片上的合适位置,比如缺陷、孔隙等,从而使氮化硅薄膜的致密度上升,并反应在沉积速率上的下降[8](图2),然而温度过高则会导致基团迁移率过快或者应力增加,降低了薄膜的性质[5,11-12];三是根据薄膜自发形核理论,薄膜的临界核心半径r与临界形核自由能变化ΔG随相变过冷度的增加而减少,所以随着衬底温度的增加,这两者都会增大导致新相的形成变得困难,降低了沉积速率。
1结果与讨论--温度对薄膜生长速率的影响
实验结果与某些文献有不同。对比实验条件,李新贝等人[11]的研究中工作气压为200Pa,射频功率100～200W,并且保持NH3过饱和。随着衬底温度的上升,SiH4被活化量增加从而提高沉积速率。本次实验中测量起始温度为100℃,射频功率只有20W,低于李新贝等人[11] 的研究中的射频功率。由于射频功率对于反应气体的活化比率起关键作用。在射频功率20W的情况下,反应气体活化概率没有100W的条件下高。温度的高低影响反应气体之间的碰撞剧烈程度。在反应气体活化概率不高的情况下气体间碰撞并引发的化学反应速率受温度的影响相对较小。因此在本次实验中沉积速率与衬底温度的关系与某些文献中并不矛盾。

氮化硅沉积温度

氮化硅沉积温度氮化硅是一种重要的半导体材料，广泛应用于电子器件、光学器件和功率器件等领域。

而氮化硅沉积温度是影响氮化硅薄膜性质和器件性能的关键参数之一。

本文将从不同角度探讨氮化硅沉积温度对氮化硅薄膜性质和器件性能的影响。

氮化硅沉积温度对氮化硅薄膜的结晶性和微观结构有着重要影响。

在较低的沉积温度下，氮化硅薄膜往往呈非晶态或部分晶态，晶粒尺寸较小。

随着沉积温度的增加，氮化硅薄膜的结晶度提高，晶粒尺寸增大。

这是因为较低的沉积温度下，氮化硅分子在衬底表面扩散速度较慢，晶核密度较低，导致晶粒尺寸较小。

而较高的沉积温度有利于氮化硅分子在衬底表面快速扩散，晶核密度增加，晶粒尺寸增大。

因此，选择合适的沉积温度可以控制氮化硅薄膜的结晶性和晶粒尺寸，从而影响其光学、电学和力学性能。

氮化硅沉积温度对氮化硅薄膜的化学成分和化学键结构有着重要影响。

在低温下，氮化硅薄膜中通常存在较高的氢含量，氮化硅与氢形成的氮氢键对薄膜的光学和电学性质有较大影响。

随着沉积温度的增加，氢含量逐渐减少，而氮硅键的比例逐渐增加。

较高的沉积温度有利于氮硅键的形成和氮化硅薄膜的致密性提高，从而改善薄膜的气密性和化学稳定性。

氮化硅沉积温度还对氮化硅薄膜的应力和缺陷有着重要影响。

低温沉积的氮化硅薄膜通常具有较高的残余应力和较多的缺陷，如裂纹、堆垛缺陷等。

这是因为较低的沉积温度下，氮化硅分子在衬底表面的扩散速度较慢，导致沉积薄膜中的应力积累和缺陷形成。

而较高的沉积温度有利于氮化硅分子在衬底表面的快速扩散，减少应力积累和缺陷形成，从而降低薄膜的应力和缺陷密度。

氮化硅沉积温度对氮化硅薄膜性质和器件性能有着显著影响。

在实际应用中，需要根据具体要求选择合适的沉积温度，以获得理想的氮化硅薄膜性能。

同时，还需要考虑到沉积温度对氮化硅薄膜生长速率和沉积效率的影响，以及与衬底材料和气氛的相容性等因素。

通过合理控制氮化硅沉积温度，可实现对氮化硅薄膜性质和器件性能的精确调控，为氮化硅材料的应用提供技术支持和理论指导。