【摘要】：采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)技術(shù),以SiH_4、NH_3和N_2為反應(yīng)氣體,研究氮?dú)鈱?duì)制備氮化硅薄膜及其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)影響.研究結(jié)果表明,利用PECVD沉積非晶SiNx薄膜時(shí),薄膜中含有大量以Si-H和N-H鍵存在的H+離子,當(dāng)其鍵合斷裂時(shí),大量H從膜中擴(kuò)散出來并與其他雜質(zhì)和缺陷發(fā)生反應(yīng),在沉積SiNx薄膜的過程中形成H空位,H以氫-空位對(duì)方式迅速擴(kuò)散,完成鈍化過程,導(dǎo)致薄膜致密性降低.適當(dāng)增加氮流量,導(dǎo)致薄膜中N/Si比增大,Si-Si鍵濃度減少,Si-N鍵濃度增加,并出現(xiàn)輕微的藍(lán)移;繼續(xù)增加氮流量,薄膜逐漸呈富N態(tài),伴隨缺陷態(tài)增多,輻射增強(qiáng),導(dǎo)致光學(xué)帶隙迅速展寬,帶尾態(tài)能量逐漸減小;當(dāng)?shù)髁枯^高時(shí),薄膜中形成了包埋在非晶SiNx中的Si_3N_4晶粒,實(shí)現(xiàn)了從非晶SiNx薄膜向包含Si_3N_4小晶粒薄膜材料的演變過程.
[Abstract]:The effects of nitrogen on the structure and properties of silicon nitride thin films were studied by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) technique with SiH_4,NH_3 and N2 as reaction gases. The results show that when amorphous SiNx films are deposited by PECVD, the films contain a large number of H ions in the presence of Si-H and N-H bonds. When the films are bonded and broken, a large amount of H diffuses out of the films and reacts with other impurities and defects. During the deposition of SiNx thin films, H vacancies were formed, and H diffused rapidly in the form of hydrogen-vacancy pairs, which resulted in the reduction of the densification of the films. The proper increase of nitrogen flow rate leads to the increase of N/Si ratio, the decrease of Si-Si bond concentration, the increase of Si-N bond concentration and the slight blue shift. With the increase of nitrogen flow rate, the film becomes N-rich, accompanied by the increase of defects and radiation, which leads to the rapid broadening of the optical band gap and the decrease of the energy of the band tail state. When nitrogen flow rate is high, Si_3N_4 grains embedded in amorphous SiNx are formed in the films, and the evolution process from amorphous SiNx thin films to small grain Si_3N_4 thin films is realized.
【作者單位】： 內(nèi)蒙古師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院功能材料物理與化學(xué)自治區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51262022)
【分類號(hào)】：TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 烏仁圖雅;周炳卿;張林睿;高愛明;張娜;;氫流量對(duì)富硅-氮化硅薄膜鍵結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)的影響[J];人工晶體學(xué)報(bào);2015年12期

2 張龍龍;周炳卿;張林睿;高玉偉;;PECVD制備富硅氮化硅薄膜的工藝條件及其性質(zhì)的研究[J];硅酸鹽通報(bào);2014年04期

3 廖武剛;曾祥斌;文國(guó)知;曹陳晨;馬昆鵬;鄭雅娟;;包含硅量子點(diǎn)的富硅SiN_x薄膜結(jié)構(gòu)與發(fā)光特性[J];物理學(xué)報(bào);2013年12期

4 于威;李彬;郭少剛;詹小舟;丁文革;傅廣生;;氫稀釋對(duì)FTS沉積a-Si∶H薄膜結(jié)構(gòu)特性的影響[J];光子學(xué)報(bào);2012年03期

5 于威;孟令海;耿春玲;丁文革;武樹杰;劉洪飛;傅廣生;;a-SiN:H薄膜的對(duì)靶濺射沉積及微結(jié)構(gòu)特性研究[J];科學(xué)通報(bào);2010年18期

6 孫科沸;李子全;李鑫;;襯底溫度對(duì)射頻磁控濺射制備氮化硅薄膜的影響[J];半導(dǎo)體技術(shù);2007年06期

7 陳鳳翔,崔容強(qiáng),孟凡英;PECVD對(duì)硅材料的鈍化作用[J];太陽能學(xué)報(bào);2003年03期

8 楊宏,王鶴,陳光德,于化叢,奚建平;多晶硅太陽電池的氮化硅鈍化[J];半導(dǎo)體情報(bào);2001年06期

9 李京娜;PECVD氮化硅膜的制備及其紅外光譜分析[J];煙臺(tái)師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1999年04期

10 孟祥森,宋晨路,余京松,葛曼珍,楊輝;低溫APCVD法制備氮化硅薄膜[J];陶瓷學(xué)報(bào);1999年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王明華;富硅氮化硅和納米硅多層量子阱硅基發(fā)光薄膜與器件[D];浙江大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 陳全海;氮化硅薄膜的光吸收及光致發(fā)光性質(zhì)研究[D];西北師范大學(xué);2007年

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 部芯芯;周炳卿;丁德松;;氮?dú)鈱?duì)PECVD制備氮化硅薄膜結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的影響[J];內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)漢文版);2017年03期

2 丁德松;周炳卿;部芯芯;高愛明;;氮化硅薄膜的熱絲化學(xué)氣相沉積法制備及微結(jié)構(gòu)研究[J];硅酸鹽通報(bào);2017年02期

3 烏仁圖雅;周炳卿;高愛明;部芯芯;丁德松;;射頻功率對(duì)富硅-氮化硅薄膜結(jié)構(gòu)及性質(zhì)影響[J];人工晶體學(xué)報(bào);2016年09期

4 趙飛;楊雯;陳小波;袁俊寶;楊培志;;襯底溫度對(duì)含硅量子點(diǎn)的SiC_x薄膜結(jié)構(gòu)及其光學(xué)特性的影響[J];人工晶體學(xué)報(bào);2016年08期

5 申繼偉;羅為;杜錦麗;;非晶態(tài)Si/SiN_x超晶格材料的發(fā)光與非線性光學(xué)特性[J];發(fā)光學(xué)報(bào);2016年07期

6 張林睿;周炳卿;張娜;路曉翠;烏仁圖雅;高愛明;;氮流量在高氫氛圍中對(duì)富硅氮化硅薄膜材料結(jié)構(gòu)及其發(fā)光特性的影響[J];光譜學(xué)與光譜分析;2016年07期

7 張娜;周炳卿;張林睿;路曉翠;;a-SiN_x:H薄膜的熱絲化學(xué)氣相沉積及微結(jié)構(gòu)研究[J];激光技術(shù);2016年03期

8 賈紹輝;張家震;張淮凌;楊田林;;新型金黃色富硅氮化硅陽光控制膜的制備及性能[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);2016年04期

9 王心心;梁庭;熊繼軍;賈平崗;王濤龍;劉雨濤;張瑞;;ICPECVD制備氮化硅薄膜工藝的研究[J];儀表技術(shù)與傳感器;2016年02期

10 部芯芯;周炳卿;烏仁圖雅;高愛明;丁德松;;氨氣流量對(duì)富硅氮化硅薄膜鍵態(tài)的分析[J];信息記錄材料;2016年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 廖武剛;含硅量子點(diǎn)氮化硅薄膜的發(fā)光特性及載流子輸運(yùn)機(jī)理研究[D];華中科技大學(xué);2016年

2 姜禮華;含硅量子點(diǎn)SiN_x薄膜特性及其在太陽電池中的應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2012年

3 王朋;晶體硅太陽電池中的電學(xué)復(fù)合行為[D];浙江大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 佘星欣;硅納米線可控性生長(zhǎng)及圖形化制備[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

2 江強(qiáng);SiC/SiN_x薄膜表面組織結(jié)構(gòu)控制及性能研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2013年

3 陳暉;氮化硅和碳化硅及其復(fù)合雙層減反射膜研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2012年

4 王春;中頻磁控濺射制備氮化硅薄膜及其性能的研究[D];大連理工大學(xué);2011年

5 高峰;磁控濺射法制備氮化硅薄膜及其性能研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 廖武剛;曾祥斌;文國(guó)知;曹陳晨;馬昆鵬;鄭雅娟;;包含硅量子點(diǎn)的富硅SiN_x薄膜結(jié)構(gòu)與發(fā)光特性[J];物理學(xué)報(bào);2013年12期

2 林娟;楊培志;化麒麟;;富硅氮化硅薄膜的制備及其光學(xué)帶隙研究[J];發(fā)光學(xué)報(bào);2012年06期

3 姜禮華;曾祥斌;張笑;;高溫退火處理下SiN_x薄膜組成及鍵合結(jié)構(gòu)變化[J];物理學(xué)報(bào);2012年01期

4 于威;孟令海;耿春玲;丁文革;武樹杰;劉洪飛;傅廣生;;a-SiN:H薄膜的對(duì)靶濺射沉積及微結(jié)構(gòu)特性研究[J];科學(xué)通報(bào);2010年18期

5 丁艷麗;朱志立;谷錦華;史新偉;楊仕娥;郜小勇;陳永生;盧景霄;;沉積速率對(duì)甚高頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積制備微晶硅薄膜生長(zhǎng)標(biāo)度行為的影響[J];物理學(xué)報(bào);2010年02期

6 于威;孟令海;丁文革;苑靜;;氫對(duì)非晶氮化硅薄膜鍵合結(jié)構(gòu)和光學(xué)吸收特性的影響[J];信息記錄材料;2010年01期

7 張廣英;吳愛民;秦福文;姜辛;;玻璃襯底沉積氮化硅薄膜性能研究[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2009年11期

8 劉玉芬;郜小勇;劉緒偉;趙劍濤;盧景霄;;摻磷微晶硅薄膜的微結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)的研究[J];真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào);2008年04期

9 孫科沸;李子全;李鑫;;襯底溫度對(duì)射頻磁控濺射制備氮化硅薄膜的影響[J];半導(dǎo)體技術(shù);2007年06期

10 曾友華;郭亨群;王啟明;;富硅氮化硅薄膜的制備及其發(fā)光特性[J];半導(dǎo)體光電;2007年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 祝洪良;硅片氮?dú)庵苯拥膭?dòng)力學(xué)和機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2003年

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;mc-Si:H/c-Si solar cell prepared by PECVD[J];Rare Metals;2006年S1期

2 ;SUBSTRATE EFFECT ON HYDROGENATED MICROCRYSTALLINE SILICON FILMS DEPOSITED WITH VHF-PECVD TECHNIQUE[J];Acta Metallurgica Sinica(English Letters);2006年04期

3 廖雪江;;等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝尾氣危害性解析[J];潔凈與空調(diào)技術(shù);2011年01期

4 黃誠(chéng);;PECVD沉積TIN新技術(shù)[J];金屬熱處理;1989年01期

5 毛樣武;郭貝貝;聶敦偉;Domenico MOMBELLO;;Tarnish Testing of Copper-Based Alloys Coated with SiO_2-Like Films by PECVD[J];Plasma Science and Technology;2014年05期

6 ;Effect of Ar on Polycrystalline Si Films Deposited by ECR-PECVD using SiH_4[J];Journal of Materials Science & Technology;2008年05期

7 黃誠(chéng);PECVD沉積TiN及其應(yīng)用[J];熱加工工藝;1988年02期

8 徐寶琨;趙鳳云;趙慕愚;;PECVD法沉積SiO_xN_y及其性質(zhì)研究[J];功能材料;1991年05期

9 陳城釗;邱勝樺;劉翠青;吳燕丹;李平;余楚迎;林璇英;;射頻PECVD法高壓快速制備納米晶硅薄膜[J];功能材料;2008年05期

10 韓喻;謝凱;李宇杰;許靜;;PECVD制備嵌埋在硅槽中的硅反Opal結(jié)構(gòu)[J];功能材料與器件學(xué)報(bào);2006年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 ;SiH Interacting with Si surface and Formation of Hydrogenated Silicon Films:MD study[A];第十四屆全國(guó)核物理大會(huì)暨第十屆會(huì)員代表大會(huì)論文集[C];2010年

2 ;Comparative Investigation on Hydrogenated Microcrystalline Silicon Films Deposited with RF-and VHF-PECVD Technique[A];2006年上海電子電鍍學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)資料匯編[C];2006年

3 ;Modelling of the effects of VHF on silicon film deposition at atmospheric pressure[A];第十五屆全國(guó)等離子體科學(xué)技術(shù)會(huì)議會(huì)議摘要集[C];2011年

4 孫振中;劉豐珍;朱美芳;劉金龍;;氬稀釋在PECVD高速沉積微晶硅薄膜中的作用[A];第十屆中國(guó)太陽能光伏會(huì)議論文集：迎接光伏發(fā)電新時(shí)代[C];2008年

5 王敏花;任丙彥;劉曉平;李彥林;羊建坤;許穎;李海玲;王文靜;;射頻PECVD沉積優(yōu)質(zhì)氫化非晶硅薄膜[A];第14屆全國(guó)晶體生長(zhǎng)與材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

6 施晨燕;趙寧;趙志偉;雷威;;等離子體加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)制備石墨薄膜[A];中國(guó)真空學(xué)會(huì)2012學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2012年

7 M Uhlig;D Decker;A Lux;M Richter;G K銉hler;HSchlemm;K Roth;M Grimm;;MAiA-A NEW VERSATILE PECVD/ETCHING TOOL FOR PROCESSING CRYSTALLINE SILICON SOLAR CELLS[A];第十屆中國(guó)太陽能光伏會(huì)議論文集：迎接光伏發(fā)電新時(shí)代[C];2008年

8 李偉東;吳學(xué)忠;李圣怡;;PECVD氮化硅薄膜制備工藝研究[A];中國(guó)微米、納米技術(shù)第七屆學(xué)術(shù)會(huì)年會(huì)論文集（一）[C];2005年

9 杜天敏;黃韜;徐宇新;金鋒;;PECVD法制備Si基SiO_x薄膜[A];全國(guó)第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

10 Eiji Takahashi;Tsukasa Hayashi;Kiyoshi Ogata;;Large Area and High Speed Deposition of Microcrystalline Silicon Film by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)[A];TFC'05全國(guó)薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2005年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前5條

1 記者 郝曉明;我國(guó)首臺(tái)國(guó)產(chǎn)12英寸PECVD樣機(jī)沈陽出廠[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

2 記者 王靖tD;首臺(tái)國(guó)產(chǎn)12英寸PECVD樣機(jī)在沈出廠[N];沈陽日?qǐng)?bào);2011年

3 沈可心;首臺(tái)國(guó)產(chǎn)12英寸PECVD設(shè)備誕生[N];中國(guó)化工報(bào);2011年

4 記者 王冠/北京;全球七代線擴(kuò)廠拉開序幕[N];電子資訊時(shí)報(bào);2004年

5 靜蓉;AKT第七代PECVD預(yù)計(jì)明年中出貨三星[N];電子資訊時(shí)報(bào);2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 藺增;利用射頻PECVD方法生長(zhǎng)類金剛石薄膜的實(shí)驗(yàn)研究[D];東北大學(xué);2004年

2 陸利新;PECVD非晶硅薄膜制程工藝仿真建模[D];上海大學(xué);2010年

3 楊光敏;碳納米管、納米金剛石、空心碳球及其復(fù)合物的PECVD制備和特性研究[D];吉林大學(xué);2010年

4 李明;利用rf-PECVD方法在不同基底上制備DLC膜的實(shí)驗(yàn)研究[D];東北大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉寶元;PECVD制備a-Si:H(nc-Si:H)/a-SiC:H多層薄膜的光電特性研究[D];河北大學(xué);2015年

2 周青松;PECVD中SIN膜及其在MIM技術(shù)的研究應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2013年

3 李林軍;PECVD技術(shù)制備1064nm高反膜[D];西安工業(yè)大學(xué);2014年

4 黃發(fā)彬;PECVD制備雙陷波濾光片[D];西安工業(yè)大學(xué);2016年

5 龔勛;PECVD制備大角度減反膜[D];西安工業(yè)大學(xué);2016年

6 吳海波;非晶硅薄膜晶體管PECVD成膜工藝的優(yōu)化研究[D];上海交通大學(xué);2015年

7 劉洋;平板式PECVD設(shè)備布?xì)庀到y(tǒng)的分析和優(yōu)化[D];東北大學(xué);2009年

8 杜文強(qiáng);PECVD設(shè)備加熱系統(tǒng)分析及優(yōu)化[D];東北大學(xué);2009年

9 歐衍聰;PECVD制備多層氮化硅減反膜的工藝研究[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2012年

10 姜偉民;PECVD工藝條件對(duì)器件合格率的影響及其優(yōu)化[D];復(fù)旦大學(xué);2010年

，

本文編號(hào)：2364787