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。
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。
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。
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（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。
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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。
E-mail: leepan@ 通信作者 ：卢 宏(1965—)，男，高级工程师，研究方向为物理电子学。
E-mail: luhong@第 41 卷 第 3 期光 学 仪 器Vol. 41，No. 32019 年 6 月OPTICAL INSTRUMENTSJune ，2019引 言等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是一种通过射频使一定组成的气态物质部分发生电离形成等离子体，促进化学反应，沉积成薄膜材料的一种技术。
由于该技术是通过高频电磁感应与气体分子的共价键产生耦合共振，使其电离，显著降低反应所需温度，增加反应速率，提高成膜质量。
该方法具有设备简单，衬底与薄膜结合性好，成膜的均匀性和重复性好等特点。
同时，较低的沉积温度有利于实现更小的畸变、更佳的共形沉积和更快的沉积速率。
PECVD制备的氮化硅薄膜具有强度高、硬度高、介电常数大、折射率可调、透射率高、光衰减系数小和化学稳定性好等特点，广泛应用于光学、光电子、微电子、MEMS等领域[1-10]。
氮化硅的残余应力可以直接影响薄膜与衬底的附着情况，过高的张应力或者压应力会导致薄膜开裂或者翘曲。
13.56 MHz的高频可以生长张应力的氮化硅，而100 kHz的低频则由于等离子体的动能较高，离子轰击去除薄膜生长中的一些结合较弱的含氢的原子团，同时，轰击本身使薄膜致密化，表现出压应力。
Pearce等[11]在研究氮化硅时发现，氢和氮在低频下，主要以N—H2的形式结合，在高频下以N—H键结合。
姜利军等[12]利用高、低频交替沉积氮化硅薄膜将低频下产生的压应力和高频下产生的张应力相互抵消，制备了压应力为109Pa的氮化硅薄膜。
本文在其基础上进一步优化工艺，制备出了张应力约为3×107Pa的氮化硅薄膜，应力的绝对值降低了两个数量级，并对其折射率、致密性、表面形貌等性质进行了表征。
1 实验与测量薄膜应力可以通过测量由膜的应力引起的膜与基底的弯曲程度，进而计算出膜的应力。
使用台阶仪测量基底生长薄膜前后的曲率，使用椭偏仪测量薄膜厚度T，然后根据Stoney公式就可以近似算出氮化硅薄膜的应力S。
Stoney公式[13]为式中：E为试验用Si衬底的杨氏模量；V为泊松比；D为衬底厚度；R为衬底的曲率半径。
椭圆偏振法可以测量薄膜的厚度，其原理是利用偏振光束在界面或薄膜上反射或透射时发生的偏振变换。
椭偏法测量的优点为误差小、灵敏度高和无损伤等。
椭偏仪光源发出的光经滤光片后成为单色光，单色光通过起偏器后变成线偏振光，然后通过1/4波片变成椭圆偏振光，经过样品表面的反射后成为线偏振光。
从偏振光经过样品表面前后的偏振态变化，结合一些数学的分析，便可以获知样片的相关光学特性，如折射率、薄膜厚度等。
1.1 样品准备实验采用4 inch(1 inch=2.54 cm) 100晶向P型掺杂硅晶圆作为基底，将3片晶圆均匀排列在下电极上，为了测试均匀性和一致性，每片晶圆均测试5个点，每个实验条件重复3次，每次3片样品，每个参数共计45个样本。
然后计算极差、平均值、标准偏差和变异系数（相对标准偏差）进行统计分析。
1.2 实验设备及原理本文采用英国牛津仪器公司Plasmapro System 800 PECVD设备进行沉积实验，图1为典型的等离子增强化学气相沉积设备示意图。
反应过程主要控制的参数有气体流量、反应气体比例、射频功率、腔室压强、沉积温度等。
使用美国产的KLA TENCOR P16+台阶仪测量薄膜生长前后的曲率，法国SOPRALAB公司生产的GES-5E光谱式椭偏仪测量薄膜厚度，Veeco NanoScope MultiMode原子力显微镜对样品表面进行扫描，分析氮化硅的表面形貌和粗糙度。
PECVD制备的氮化硅一般用于芯片最上面的钝化层，用来保护芯片，在STI和自对准工艺中也可以用作掩膜，由于其特殊折射率和光学性能，也可以用于光学薄膜。
主要反应式为• 82 •光学仪器第 41 卷由于在淀积反应过程中，Si—N 键、Si—H 键容易遭到离子轰击的破坏，从而产生压应力。
不同频率下，氢和氮结合形式不同，利用高、低频交替沉积氮化硅薄膜就显得十分必要。
2 实验结果与分析2.1 氮化硅沉积工艺采用高低频交替生长氮化硅，20 s 为一个周期，温度为300℃，硅烷采用5% SiH 4与氮气的混合气，具体工艺参数见表1，其中编号1，2，3批次对应的高频时间分别为11 s ，13 s ，14 s 。
通过测试每一片晶圆生长前后曲率，计算出不同高低频时长比下的应力值。
可以看出，当高频为13 s ，低频7 s 交替生长时，应力为张应力，大小为29.8 MPa ，且最接近于零。
2.2 工艺可靠性检验工艺可靠性通过片内均匀性、片间均匀性和批次间重复性来表示，均匀性和重复性的计算采用在相对极差的一半前面加上“±”来表征。
2.2.1 沉积速率均匀性和重复性氮化硅沉积5 min ，样本数为45，通过椭偏仪测量厚度，测量点如图2所示，用T 、C 、B 、L 、R 分别代表“上中下左右”5个点。
沉积厚度呈正态分布，平均值为926 nm ，标准偏差为5.09 nm ，变异系数为0.55%。
计算出沉积速率平均值为18.5 nm·min −1，重复性均小于±1%。
氮化硅薄膜厚度、沉积速率及重复性测量结果见表2。
表 1 氮化硅沉积工艺参数与应力表Tab. 1 Process parameters and stress table for silicon nitride deposition编号工艺气体流量/(cm 3·min −1)压强/Pa功率/W 交替时间/s高低频时长比应力 /MPa5%SiH 4 /N 2NH 3N 2高频低频高频低频130011500133********.55−61.523001150013350501370.6529.833001150013350501460.70140.3射频源莲蓬头进气孔衬底上电极等离子体下电极图 1 典型的PECVD 配置[14]Fig. 1 Typical PECVD configuration[14]TL C RB图 2 片内均匀性测试点编号示意图Fig. 2 Schematic diagram of test point for uniformity第 3 期李 攀，等：PECVD 氮化硅薄膜性质及工艺研究• 83 •2.2.2 折射率均匀性和重复性通过椭偏仪对折射率进行测量，在入射光波长为632.8 nm，样本数为45时，计算出折射率的平均值为1.97，标准偏差为0.004，变异系数为0.22%，测试结果详见表3。
氮化硅的色散曲线如图3所示。
表 2 厚度测量结果Tab. 2 Thickness measurement批次厚度/nm沉积速率/(nm·min−1)片内重复性/%片间重复性/%批次间重复性/% T C B L R192592792092592018.4±0.40±0.27±0.37 923921917920914926925923926920292392692192691818.5±0.34±0.51 927928926928924932936929934930392593092392792218.6±0.32±0.44929927927931927934937931932934表 3 折射率测试结果统计表Tab. 3 Statistical table of refractive index批次折射率平均值片间重复性/%批次间重复性/% T C B L R11.9662 1.9689 1.9745 1.9759 1.97371.9733±0.45±0.321.9714 1.9767 1.9815 1.9820 1.98141.9663 1.9698 1.9691 1.9683 1.974321.9698 1.9686 1.9701 1.9702 1.96981.9664±0.181.9691 1.9683 1.9674 1.9699 1.96641.9673 1.9652 1.9659 1.9655 1.966431.9690 1.9656 1.9693 1.9698 1.96731.9652±0.121.9677 1.9671 1.9675 1.9675 1.96521.9664 1.9640 1.9669 1.9661 1.9652• 84 •光学仪器第 41 卷2.2.3 氮化硅致密性纯氮化硅薄膜很难被HF 腐蚀，腐蚀速率一般不超过1 nm·min −1，而PECVD 沉积的氮化硅中含有氢元素，造成氮化硅可以被氢氟酸较快地腐蚀。