氮化硅薄膜的制备技术综述.pdf

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1、科技信息高校理科研究氮化硅薄膜的制备技术综述兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室刘文龙［摘要］氮化硅薄膜在微电子材料及器件生产中被广泛用作表面钝化保护膜、绝缘层、杂质扩散掩膜等。在硅基太阳能电池中，氮化硅用作钝化膜和减反射膜。本文综述了几种制备氮化硅薄膜的方法。［关键词］氮化硅薄膜制备1.引言体实现薄膜的沉积，所以与其它CVD相比，其设备非常简单，操作方氮化硅薄膜在微电子材料及器件生产中被广泛用作表面钝化保护便，是早期制备氮化硅薄膜的主要方法。但是，由于反应是在常压下进膜、绝缘层、杂质扩散掩膜、刻蚀掩

2、膜以及半导体元件的表面封装等[1]。行的，在生成薄膜材料的同时各种副产物也将同时生产；常压下分子的氮化硅薄膜具备良好的光电性质、钝化性能和抗水汽渗透能力。在硅基扩散速率小，不能及时排出副产物，这既限制了沉积速率，又加大了膜太阳能电池中，氮化硅薄膜可用作减反射膜，同时起到表面钝化和体内层污染的可能性，导致薄膜的质量下降。现已逐渐被后来的低压化学气钝化的作用，从而提高太阳能电池的转换效率。因此，对于氮化硅薄膜相沉积和等离子体增强化学气相沉积所取代。的制备工艺及其组成、结构和性质的研究越来越受到人们的重视。本文3.2

3、低压化学气相沉积(LPCVD)介绍了硅直接氮化法，物理气相沉积，化学气相沉积等几种制备氮化硅人们在APCVD的基础上研制出了LPCVD。LPCVD克服了APCVD的方法。沉积速率小、膜层污染严重等缺点，因而所制备氮化硅薄膜的均匀性2.氮化硅薄膜的制备方法好，缺陷少，质量高；并可同时在大批量的基板上沉积薄膜，易于实现自2.1直接氮化法制备氮化硅薄膜动化，效率高，现已成为半导体工业中制备氮化硅薄膜的主要方法。直接氮化法是最简单的制备氮化硅的方法，即把硅放在氮化气氛LPCVD以热量来活化反应气体，为保证反应进行完全，

4、反应的温度都中，并加热到一定的温度，使得硅和氮化气氛反应，在硅表面生成一层较高，一般在700℃以上。在这样的温度下制得的薄膜的化学计量性好，氮化硅膜。常用的氮化气体为NH3,NO,N2等。利用直接氮化法制备氮膜层致密，因此薄膜的性能也较好。但另一方面，高温对基板的要求很化硅的最大特点：表面一旦形成氮化硅膜以后，就把氮和硅隔离开来，高，衬底容易变形，其中的缺陷会生长和蔓延，从而影响界面性能。使得反应速度降低，因此用直接氮化制备氮化硅薄膜，一般膜厚在l0nm3.3等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)以下；同时，

5、为了能够进行氮化反应，常常需要加热到较高的温度。用该PECVD法由于其灵活性、沉积温度低和重复性好而扩大了CVD法方法制备的优点是氮化硅膜较其他制备方法致密和稳定。化学计量性的应用范围，特别是提供了在不同基体上制备各种薄膜的可能性。由于好，氢含量少，但高温会造成基板中杂质重新分布，产生堆垛层错，从而这种方法适应了当前大规模集成电路生产工艺向低温工艺方向发展的降低设备性能。趋势，越来越引起学术界的重视，并不断地得到改进。它通过激发稀薄2.2物理气相沉积法（PVD）气体进行辉光放电得到等离子体，利用等离子体的活性来

6、促进反应[4]。2.2.1真空蒸发镀膜可在较低的基板温度下甚至不需加温的情况下制备薄膜，避免了高温把待镀膜的基片或工件置于高真空室内，通过加热使蒸发材料气导致基板变形和组织变化的缺点。此法沉积速率快、薄膜厚度和成份均化（或升华）而沉积到某一温度的基片或工件的表面上，从而形成一层匀性好，附着力高。PECVD法的缺点是等离子体反应非常复杂，制得的薄膜，这一工艺过程称为真空蒸发镀膜。在高真空环境中成膜，可防止薄膜中往往含有较多的杂质，等离子体中的离子对薄膜的轰击会使其膜的污染和氧化，便于得到洁净、致密、符合预定要求的

7、薄膜。此方法的表面产生缺陷，导致致密度下降。因此，PECVD方法有待于更进一步的局限性是：难熔金属蒸气压低，很难制成。改进和完善。2.2.2磁控反应溅射法3.4光化学气相沉积(PCVD)法溅射这一物理现象早在1852年就已被Grove所发现，即指荷能粒PCVD法是利用紫外光或激光的能量对特定的反应气体进行光致子轰击固体表面，使固体原子(或其分子)从其表面射出的现象。但是直分解，在低温(<2500℃)下沉积得到固态薄膜。根据光源情况，PCVD法到20世纪20年代，溅射才被Langmuir发展成为一种薄膜沉积技术[

8、2]。有二种形式：直接光解作用和用敏化剂的光解作用。在直接光解作用过通常的溅射方法溅射效率不高，溅射所需的工作气压较高，气体分子对程中，反应气体吸收高能光子能量成为活性基团，然后相互反应形成薄薄膜产生污染的可能性较高。为了改善这两个缺点，可以加一个平行于膜。这种形式由于反应只在光束照射范围内进行，难以大面积沉积薄阴极表面的磁场，就可以将初始电子的运动限制在邻近阴极的区域，从膜，只能用于