螺旋波等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜

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1、第5$卷第%期$!!%年%月物理学报-I;35$，2I3%，J=K>L，$!!%#!!!+%$&!4$!!%45（$!%）4!6’"+!5:,E:*(H/F,:/F2F,:!$!!%,L0B3*LMN3/I>3"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""螺旋波等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜!于威刘丽辉侯海虹丁学成韩理傅广生（河北大学物理科学与技术学院，保定!"#!!$）（$!!$年"月$%日收到；$!!$年&月#’日收到修改稿）利用螺旋波等离子体增强化学气相沉积（(

2、)*+,-.）技术，以/0(1和2$为反应气体进行了氮化硅（/02）薄膜沉积，并研究了实验参量对薄膜特性的影响3利用傅里叶变换红外光谱、紫外—可见光谱和椭偏光检测等技术对薄膜的结构、厚度和折射率等参量进行了测量3结果表明，采用()*+,-.技术能在低衬底温度条件下以较高的沉积速率制备低(含量的/02薄膜，所沉积的薄膜主要表现为/0—2键合结构3采用较低的反应气体压强将提高薄膜沉积速率，并使薄膜的致密性增加3适当提高2$4/0(1比例有利于薄膜中(含量的降低3关键词：螺旋波等离子体，化学气相沉积，氮化硅薄膜!"##："$%!，’#55(，6’55［’，

3、&］著降低3在/02薄膜沉积过程中，为减小(含量#7引言通常采用$5!8以上的热退火处理，而该过程会引起薄膜结构缺陷的增加3氮化硅（/02）因其高度的热稳定性和化学惰性、螺旋波等离子体（()*）技术为近年来逐渐发展良好的绝缘性以及较高的硬度在微电子学领域得到起来的半导体材料加工技术3因其能在较低的气压了广泛的应用［#—6］，它可作为栅极绝缘层、扩散阻挡条件下（!7#—#!*=）产生高密度（#!#$@#）的等离子>?层和钝化层等3除此之外，该化合物在材料表面改性体，已被应用于高质量ABC，/02光学薄膜的沉领域也有着广阔的应用前景3积［#!，##］3由

4、于高密度、高能量电子和反应气体的碰撞在"!!8以上的衬底温度条件下，应用传统的能够有效地激发反应气体，这将有利于较稳定的2$低压化学气相沉积（9*,-.）可以得到高质量的/02解离，为/02的合成提供含2前驱物，使低(含量薄膜3而许多微电子器件的应用对该材料的制备提的/02薄膜的制备成为可能3本文报道利用螺旋波出了许多限制性条件3如将/02作为集成电路芯片等离子体增强化学气相沉积（()*+,-.）技术制备表面上的保护膜时，其沉积温度必须低于1!!8，以/02薄膜的工艺过程3并通过傅里叶变换红外光谱保证在:;线等低熔点材料上的沉积能够实施3等离（DEF

5、G）、紫外—可见光谱等检测手段对/02薄膜的子体增强化学气相沉积（*<,-.）技术因其在制备大结构成分、光学带隙等进行了分析和研究，探讨了反面积、高均匀度薄膜方面所呈现的优势成为微电子应气体压强和2流量等实验参量对薄膜特性的$［"—&］学领域制备/02薄膜的主要方法之一3此薄膜影响3沉积技术可以在较低的温度下实施，通常以性质较活泼的2(作为2源反应气体，以/0(作为/0源%1$7实验方法反应气体，进行/02薄膜的沉积3虽然2(易于与%/0(1反应生成/02，但用该分子在低温下合成的/02图#为本实验所采用的()*+,-.薄膜沉积设薄膜中含有大量(成分

6、，这将使薄膜的电学特性显备示意图3反应室由等离子体产生室和薄膜沉积室!河北省自然科学基金（批准号：#!!!61）资助的课题3CFF物理学报;L?-C型紫外—可见/45,63570线圈产生的轴向磁场为螺旋波提供传播条分光计（扫描范围为!$$—F$$=,）对其透射率进行件)被

7、螺旋波加热的电子和1碰撞，发生电离、激发测量，并由此给出薄膜样品的光学带隙)!和解离等过程，产生高密度的等离子体)在等离子体腔中产生的1活性粒子扩散到下部的薄膜沉积室)-I实验结果与讨论由于89/易于解离，在等离子体产生室底部通过环&形喷嘴引入)实验中采用的基片为单晶8（9#$$）和石!"#"薄膜的键合结构英片)对89衬底，反应前先将其在&$:的/;中浸泡约<,9=，以除去表面的氧化层，再经去离子水漂洗用;JMN光谱对在89衬底上生长的891薄膜的和丙酮、乙醇清洗后置于反应室中)采用丙酮和乙醇化学键结构进行了分析)图!为用/>’?@AB法在对石英衬底

8、进行清洗)工作气压为!’(，1!流量为&$K++,时沉积的891薄%#膜在&$$—&$$$+,范围内的透射光