氮化硅薄膜性质
氮化硅薄膜的沉积速率和表面形貌
收稿日期:2008-09-12. 基金项目:教育部留学回国人员科研启动基金资助项目(200611AA03).材料、结构及工艺氮化硅薄膜的沉积速率和表面形貌张广英1,吴爱民1,秦福文1,公发全2,姜 辛1,3(1.大连理工大学三束材料改性国家重点实验室,辽宁大连116024;2.大连化学物理研究所,辽宁大连116023;3.德国锡根大学材料工程学院,德国锡根57056)摘 要: 采用电子回旋共振2等离子体增强化学气相沉积(ECR 2PECVD )技术,以氮气为等离子体气源,5%硅烷(Ar 稀释)为前驱气体,在玻璃衬底上低温制备了氮化硅薄膜。
利用偏振光椭圆率测量仪、原子力显微镜(A FM )等测试技术分析探讨了硅烷流量(5～50cm 3)、沉积温度(150～350℃)以及微波功率(500～650W )等对SiN 薄膜沉积速率及表面形貌的影响。
结果表明:沉积速率随着硅烷流量和微波功率的增加而增加(最高达到11.07nm/min ),随着衬底温度的增加而降低,在温度为350℃时降低到2.44nm/min 。
薄膜的粗糙度随着衬底温度和微波功率的增加而降低,粗糙度最低为0.89nm ,说明薄膜的表面质量较高。
关键词: ECR 2PECVD ;氮化硅薄膜;沉积速率;表面形貌中图分类号:TN304.054 文献标识码:A 文章编号:1001-5868(2009)04-0558-04Deposition R ate and Surface Topography of SiN FilmsZHAN G Guang 2ying 1,WU Ai 2min 1,Q IN Fu 2wen 1,GON G Fa 2quan 2,J IAN G Xin 1,3(1.State K ey Lab.of Materials Modif ication by Laser ,Ion and E lectron B eams ,Dalian U niversity of T echnology ,Dalian 116024,CHN;2.Dalian I nstitute of Chemical Physics ,Chinese Academy of Sciences ,Dalian 116023,CHN;3.Institute of Materials E ngineering ,Siegen U niversity ,Siegen 57076,GER )Abstract : The silicon nit ride films were deposited at low deposition temperat ure by electron cyclotron reso nance 2plasma enhanced chemical vapor deposition (ECR 2PECVD )technique on glass subst rate by applying p ure nit rogen as t he plasma gas source and 5%silane (Ar dilute )as t he precursor gas.The deposition rate ,refractive index and surface topograp hy of SiN films were st udied by ellip somet ry and A FM.Result s show t hat t he depo sition rate increases wit h t he silicon gas flow and microwave power increasing ,and decreases wit h t he subst rate temperat ure increasing.The maximal depo sitio n rate is 11.07nm/min.The minimal depo sition rate of 2.44nm/min is achieved at t he subst rate temperate of 350℃.Wit h t he deposition temperat ure and microwave power increasing ,t he roughness of silicon nit ride films decreases wit h t he minimal value is 0.89nm.K ey w ords : ECR 2PECVD ;SiN films ;depo sition rate ;surface topograp hy0 引言近年来,用PECVD 技术制备氮化硅薄膜并应用于太阳电池的课题越来越引起人们的关注[122]。
氮化硅的性质与应用
氮化硅简介氮化硅，分子式为Si3N4,是一种重要的结构陶瓷材料。
它是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损，为原子晶体；氮化硅除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应(反应方程式：Si3N4+16HF═3SiF4↑+4NH4F），抗腐蚀能力强，高温时抗氧化。
而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1 000 ℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。
正是由于氮化硅陶瓷具有如此优异的特性，人们常常利用它来制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。
如果用耐高温而且不易传热的氮化硅陶瓷来制造发动机部件的受热面，不仅可以提高柴油机质量，节省燃料，而且能够提高热效率。
我国及美国、日本等国家都已研制出了这种柴油机。
应用【氮化硅的应用】氮化硅用做高级耐火材料，如与sic结合作SI3N4-SIC耐火材料用于高炉炉身等部位；如与BN结合作SI3N4-BN材料，用于水平连铸分离环。
SI3N4-BN系水平连铸分离环是一种细结构陶瓷材料，结构均匀，具有高的机械强度。
耐热冲击性好，又不会被钢液湿润，符合连珠的工艺要求。
见下表更多信息物理性质相对分子质量140.28。
灰色、白色或灰白色。
六方晶系。
晶体呈六面体。
密度3.44。
硬度9~9.5，努氏硬度约为2200，显微硬度为32630MPa。
熔点1900℃（加压下）。
通常在常压下1900℃分解。
比热容为0.71J/(g·K)。
生成热为-751.57kJ/mol。
热导率为16.7W/(m·K)。
线膨胀系数为2.75×10-6/℃(20~1000℃)。
不溶于水。
溶于氢氟酸。
在空气中开始氧化的温度1300~1400℃。
比体积电阻，20℃时为1.4×105 ·m,500℃时为4×108 ·m。
弹性模量为28420~46060MPa。
耐压强度为490MPa（反应烧结的）。
1285摄式度时与二氮化二钙反应生成二氮硅化钙，600度时使过渡金属还原，放出氮氧化物。
集成电路制造技术——原理与工艺(第二版)-第6章-CVD[64页](2024版)
](https://img.taocdn.com/s3/m/b2fc93c3f424ccbff121dd36a32d7375a517c61b.png)
二、 CVD工艺原理
2.2 薄膜淀积速率及影响因素
主气流区
薄膜 衬底
δ
1.生长动力学
• 从Grove模型出发，用动力学方法分析化学
气相淀积，推导出薄膜生长速率的表达式：
Cg
Cs
1 气相扩散流密度Jg为：
J g Dg
边界层
Cs C g
hg (C g C s )
能经受淀积温度即可。
薄膜
衬底
一、 CVD概述
CVD分类
可以按照工艺特点、工艺温度、反应室压力、反应室壁温和化学反应
的激活方式等分类，通常按照工艺特点分类，有：
常压化学气相淀积(APCVD)
低压化学气相淀积(LPCVD)
按气压分类
等离子增强化学气相淀积(PECVD)
金属有机物化学气相淀积(MOCVD)
激光诱导化学气相淀积(LCVD)
微波等离子体化学气相淀积(MWCVD)
热激活
按反应激活
方式分类
一、 CVD概述
用途与特点
• CVD工艺主要用于制备SiO2、Si3N4等介质薄膜，
ploy-Si等半导体薄膜，另外，也用于制备金属
PECVD
LPCVD
化系统中常用的钨、金属硅化物等薄膜。
• CVD工艺制备的薄膜具有较好地性质，如附着
达该点的反应剂数量
二、 CVD工艺原理
2.影响台阶覆盖因素
• 气体分子到达衬底表面特殊的位置
的机制可以有三种：扩散、再发射
和表面迁移
• 影响台阶覆盖因素很多：薄膜种类、
淀积方法、反应剂系统和工艺条件
（T、P、v）
• 对具体薄膜的淀积应找出影响台阶
退火温度对富硅氮化硅薄膜发光特性和结构的影响
第３ ３卷
第 ７期
发 光 学 报
ＣＨＩ ＮＥＳ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＵＭ Ｉ ＥＪ ＮＥＳ ＥＮＣＥ Ｃ
Ｖｏ ＿ ３ Ｎｏ １３ ．７
ｔ ｅａ ｒ．Ｐ ｅｋｏ ｇ ａｅ ｏ ｅ ｃ ｅｅｇ ｉ ａｇｉｇｂｎ Ｋ ｃｎｅ） ｎｔｉ ｗ ｒ ， ｔ ｅ ｒｔ ｅ Ｌｐ ａ ｒ ｉ ｔ ｆ ｍ ｄｆ ｔ ｎ ｒ Ｓ ｄｎ ｌ ｏｄ（ ｅ ｔ ．Ｉ ｓ ｏｋ Ａ ｍｐ ｕ ｉ ｎ ｄｒ ｅ ｙ ｎ ｒ ｈ
９０ Ｃ ， ｄ ｓ ｐ ａ ａ ｃ ｏ ｅ ｋ ０ｏ ｉａ ｐｅ ｒ ｎ ｅ ｆ ＰＬ ｐ ａ ｗａ ａｔ ｂ ｔ ｄ ｏ ｎ ｒ ａ ｉ ｎ ｎ—ａ ｉｔｏ ｒ ｃ ｍｂ ｎ ｔ ｎ ａ ｄ ｓ ｔｒ ｕ ｅ ｔ ｉ ｃ ｅ ｓｎｇ ｏ ｒ ｄ ａｉｎ ｅ ｏ ｉ ａ ｉ ｎ ｉ ｏ ｓｌｃ ｎ ｃｕ ｔｒ ｓ ｎ ｔｂ ｅ ｏ ｍｅ ． Ｓｒ ｃｕ ｅ ｏ ｉ ｃ ｎ ｎ ｔｉ ｅ ｈ ｓｂ ｅ ａ ｕ ｅ ｙ Ｘ—ａ ｈ ｔ— ｉｉｏ ｌ ｓｅ ｓｈａ ｏ ｅ ｎ ｆｒ ｄ ｔｕ ｔ ｒ ｆｓｌ ｏ ｉ ｄ ａ ｅ ｎ ｍｅ ｓ ｒ ｄ ｂ ｒｙ ｐ ｏｏ ｉ ｒ
ａ ｄ Ｓ ｒ ｃ ｕｒ ｆ Ｓ ． ｉ ｈ Ｓ ｌ ｏ ｔ ｉ ｎ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｉｒ ｃ ｉ ｃ ｎ Ｎｉｒｄｅ ｉ
ＸＩ Ｚｈ ｎｇ ｆｎ Ｅ ｅ —ａ ｇ，Ｓ ＨＡＮ ｅ ｇ ｎ Ｗ ｎ—ｕａ ｇ，Ｗ Ｕ ａ — ｈ ｎ ，ＺＨＡＮＧ ｅ ｇ ｍｉ ｇ Ｘｉｏ ｓ ａ Ｆ ｎ － ｎ
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PECVD法制备氮化硅薄膜的电学性能研究
２ 结果讨论
图２ 显示 的是三种氮化硅样品的Ｓ ｉ ２ ｐ 和Ｎｌ ｓ 的Ｘ Ｐ Ｓ 核芯能级 图谱（ 约溅￣ ￣ １ ０ ｎ ｍ 深度， 以Ｃ ｌ ｓ 峰值２ ８ ４ ． ８ ｅ Ｖ 为校
准值） ． 表２ 列出］ ＇ Ｘ Ｐ Ｓ 测试计算的表面成分值， 表明随着沉积２ １ ２ ＝ ￣ ｔ Ｎ ｉ Ｈ ４ ／ Ｎ Ｈ ３ ． 流量比的增加， ≠ ｝ ｌ 、≠ ｝ ２ 、≠ ≠ ３ 样品的氯
关键词： 等 离子增强化 学气相沉积：氮化硅薄膜：电子材料：电学性 能
中图分类号： ０ ４ ８ ４ 文献标识码： Ａ 文章编 号： ｌ ０ ０ ３ － ４ ２ ７ ｌ （ ２ Ｏ １ ３ ） ０ ４ － ０ ５ ８ ２ — ０ ４
氮化硅薄膜 因其许多优异物理、 化学性能引起研究者 的关注． 如其高 的熔点， 化学惰性， 高硬度和高的电绝 缘性能等 Ｊ ． 沉积氮化硅薄膜的方法有多种， 譬如化学气相沉积， 反应溅射， 离子注入以及硅的热氮处理等 ． 其 中， 等离子增强化 学气相沉积 已作为硅半导体集成电路中氮化硅保护层 的一种标准合成方法． 其主要优势为 有低的工作温度， 低成本及易于控制的沉积条件， 特别是一些不易于控制到高温 的设备 Ｊ ． 然而等离子增强化 学气相沉积（ Ｐ Ｅ Ｃ Ｖ Ｄ ） 合成氮化硅薄膜 的性质受工艺条件影响很大： 如气体分压、样品偏压、沉积温度、靶极 间 距等等‘ ’ 。 ．由于通常应用于绝缘层的保护， 氮化硅薄膜的绝缘性相 当重要， 这主要与原子化学结合状态和非晶薄 膜层 的空位等缺陷特征有关 Ｊ ． 本文通过等离子增强化 学气相沉积（ Ｐ Ｅ Ｃ Ｖ Ｄ ） 合成不 同氮硅 比率 的氮化硅薄膜， 并研究其电学性能和材料结构特征 的变化规律．
表 Ｉ Ｐ Ｅ Ｃ ＶＤ 实 验 参 数
氮化硅薄膜在太阳电池中的作用
氮化硅薄膜在太阳电池中的作用氮化硅薄膜在太阳电池中的作用，听起来就像个高科技的名词，但实际上，它可是个不起眼的“英雄”。
想象一下，太阳光洒在大地上，那些充满能量的阳光，就像是天上掉下来的“黄金雨”。
可是，要是没有氮化硅薄膜，这些“黄金”可就无法轻易被捕捉到，真是让人心疼。
氮化硅薄膜在太阳电池里，真是个关键角色，堪称“太阳能的守护神”！说到氮化硅薄膜，首先得提提它的“外貌”。
就像一层薄薄的透明保护膜，外表看上去没啥特别，可里面的故事可多得很。
它可不是随便一层膜，而是专门为太阳电池量身定制的。
这层薄膜不仅能有效阻挡外界的干扰，还能保护太阳电池内部那些精密的材料，免受灰尘和水分的侵害。
就像给你的爱车加个防护罩，谁会愿意让车子暴露在风吹雨打之下呢？氮化硅薄膜的神奇之处在于它的光学性质。
想象一下，阳光照射下来，氮化硅薄膜能够有效地让那些光子“转身”，确保尽可能多的阳光能够渗透到太阳电池内部。
这就好比是为太阳电池开了一扇“窗户”，让更多的光线能够进入，真是一举两得！这层薄膜还能够减少光的反射，简直就是为太阳电池提供了一条“高速公路”。
试想一下，如果光子不小心撞上了膜，然后反弹回去，那可就太可惜了，对吧？除了保护和传光，氮化硅薄膜还有个神奇的功能，那就是提升太阳电池的效率。
说到效率，大家都知道，在这个追求“快”的时代，谁不想让自己的工作效率高一点呢？太阳电池的效率也一样，氮化硅薄膜的加入，简直就像给它打了鸡血，让它的能量转化率提高了不少。
这就好比在课堂上，有个老师特别给力，能把复杂的知识用简单的方式教给学生，结果学生们个个都能轻松掌握。
而且啊，氮化硅薄膜的耐热性和耐腐蚀性也是它的一大亮点。
太阳电池经常要面对烈日的“烤验”，这时候，氮化硅薄膜就像个不怕热的“战士”，能在高温下保持稳定的性能。
还有那些腐蚀性强的环境，氮化硅薄膜也能镇定自若，真是让人放心。
有了这层膜，太阳电池就像是穿上了一身“铠甲”，无畏无惧，勇往直前。
半导体ndc薄膜成分
半导体ndc薄膜成分一直是材料科学领域中一个备受关注的研究课题。
半导体ndc薄膜由多种元素组成，其成分的选择和比例对薄膜的性能具有重要影响。
通过对半导体ndc薄膜成分的深入研究，可以更好地了解其物理化学性质，为材料设计和应用提供重要依据。
半导体ndc薄膜被广泛应用于电子器件、太阳能电池、光电器件等领域，其成分的选择对于薄膜的性能至关重要。
常见的半导体ndc薄膜成分包括氮化硅、氧化物、碳化物等。
这些成分在材料的制备过程中起着至关重要的作用，不同比例的成分可以调控薄膜的光电性能、机械性能等方面。
在半导体ndc薄膜成分的选择中，氮化硅是一种常用的材料。
氮化硅具有优异的化学稳定性和抗腐蚀性能，可在高温、高湿等恶劣环境中稳定工作。
氮化硅薄膜可以通过化学气相沉积、物理气相沉积等方法制备，具有良好的导电性和光学性能，广泛应用于集成电路、光学镀膜等领域。
除了氮化硅，氧化物也是一种常见的半导体ndc薄膜成分。
氧化锌、氧化铟锡等氧化物薄膜具有良好的电学性能和光学性能，被广泛应用于透明导电薄膜、光伏器件等领域。
氧化物薄膜的制备方法多样，可以通过溶液法、磁控溅射等技术实现，具有较高的制备效率和加工便利性。
此外，碳化物也是一种重要的半导体ndc薄膜成分。
碳化硅、碳化钼等碳化物薄膜具有优异的高温稳定性和机械性能，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
碳化物薄膜的制备方法多样，可以通过化学气相沉积、磁控溅射等技术实现，具有较高的结晶质量和成膜速度。
通过对半导体ndc薄膜成分的深入研究，我们可以更好地理解不同成分对薄膜性能的影响规律。
在薄膜的制备过程中，合理选择和调控成分比例可以有效提高薄膜的性能和稳定性，拓展其在电子器件、光伏器件等领域的应用。
随着材料科学和工程技术的不断发展，半导体ndc薄膜的成分设计和优化将进一步推动材料的创新和应用。
氮化硅的制备性质及应用课件
பைடு நூலகம்
电子工业：氮化硅陶瓷在电子工业中用作基板、 绝缘体、封装材料等，由于其良好的绝缘性能和 耐高温性能，可以提高电子器件的可靠性和稳定 性。
请注意，以上只是对氮化硅的概述，更深入的内 容需要进一步探讨氮化硅的制备工艺、详细性质 以及具体应用领域等方面。
VS
光学材料
氮化硅在光学领域也有应用，如高折射率 光学元件、光波导器件等，得益于其优异 的光学性能和稳定性。
THANKS
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无压烧结
通过添加烧结助剂，降低氮化硅 的烧结温度，使其在常压下实现 致密化。这种方法成本较低，适 用于大规模生产。
其他制备方法
溶胶-凝胶法
将硅源、氮源和溶剂混合，形成溶胶，经过干燥、凝胶化、 热处理等步骤制得氮化硅。这种方法可以在较低温度下制备 氮化硅，但纯度相对较低。
自蔓延高温合成法(SHS)
利用化学反应产生的热量使反应自持续进行，从而合成氮化 硅。这种方法具有能耗低、合成时间短等优点，但产物粒度 较大，需要后续处理。
03
氮化硅的性质
物理性质
01
02
03
04
高硬度
氮化硅具有极高的硬度，是一 种优良的耐磨材料。
耐高温
氮化硅具有出色的高温稳定性 ，能在高温环境下保持优良的
物理性能。
低热膨胀系数
氮化硅的热膨胀系数非常低， 因此具有良好的热稳定性。
优秀的绝缘性能
氮化硅是一种良好的电绝缘体 ，可用于制造高温电子器件。
化学性质
介电材料
氮化硅的介电常数稳定，损耗低，因 此可用作高频和高功率电子器件的介 电材料，如电容器、电感器等。
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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
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。
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。
氮化硅薄膜特性以及影响膜品质 因素进行分析
电池片工艺部
培训人：闫素敏
培训内容：
➢ 薄膜性质 ➢ 沉积条件对氮化硅膜影响 ➢ 常见异常
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。
25
2. 0
0. 50
410. 0
100
3. 5
0. 63
400. 0
200
5. 8
250
8. 7
0. 83 1. 00
320. 0 104. 0
300
10. 8
1. 79
30. 0
350
11. 0
1. 85
20. 0
380
11. 2
1. 95
10. 0
400
11. 2
1. 96
10. 0
450
11. 5
射率直线上升,在缓冲HF中的腐蚀速率呈指数式下降,同时会提高衬底表面原子的活性和迁移率,
使衬底表面反应增强,过剩的硅原子减少,膜的含H量降低, Si/N比下降,改进了化学组分。
温度对氮化硅薄膜性质的影响。由表1可知:温度在300～500 ℃,每变化20 ℃,薄膜的沉积速率变化小于1%;温 度低于300 ℃,氮化硅膜的特性发生了显著变化;高于450 ℃,在显微镜下观察,发现氮化硅膜的龟裂区域出现。 表1 温度对氮化硅薄膜性质的影响 温度/℃ 沉积速率/( nm·min - 1 ) 折射率 缓冲HF刻蚀速率/ ( nm·min - 1 )
SiH4 /NH3 1:02 1:05 1:08 1:10 1:12
膜厚 340 340 360 380 390
折射率 2. 10 2. 05 1. 99 1. 96 1. 85
缓冲 HF腐蚀速率 慢 慢 较慢 较慢 快
片间均匀性 差 差 较好 好 好
当SiH4 /NH3 = 1：10时,沉积的氮化硅薄膜的特性最好;低于1：10时,氮化硅薄膜的折射率偏高,生长过 程中产生的应力问题更为突出,因而,生成的氮化硅薄膜愈厚,薄膜的龟裂现象愈易发生;高于1： 10时,薄 膜中的氢含量就高,严重地影响了器件的可靠性。 当SiH4 /NH3流量比增加时,氮化硅薄膜折射率上升, Si/N 比上升,腐蚀速率和介电强度下降;当 SiH4/NH3= 1：10时,沉积的氮化硅薄膜特性最好; SiH4 /NH3流量比对沉积速率基本无影响,但在很大 程度上决定了氮化硅薄膜的折射率。
1. 96
9Hale Waihona Puke 8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。