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高温退火处理下SiNx薄膜组成及键合结构变化

姜礼华 曾祥斌 张笑

高温退火处理下SiNx薄膜组成及键合结构变化

姜礼华, 曾祥斌, 张笑
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  • 采用等离子增强化学气相沉积法, 以氨气和硅烷为反应气体, p型单晶硅为衬底, 低温下(200 ℃)制备了非化学计量比氮化硅(SiNx)薄膜. 在N2氛围中, 于5001100 ℃范围内对薄膜进行热退火处理. 室温下分别使用Fourier变换红外吸收(FTIR)光谱技术和X射线光电子能谱(XPS)技术测量未退火以及退火处理后SiNx薄膜的SiN, SiH, NH键键合结构和Si 2p, N 1s电子结合能以及薄膜内N和Si原子含量比值R的变化. 详细讨论了不同温度退火处理下SiNx薄膜的FTIR和XPS光谱演化同薄膜内Si, N, H原子间键合方式变化之间的关系. 通过分析FTIR和XPS光谱发现退火温度低于800 ℃时, SiNx薄膜内SiH和NH键断裂后主要形成SiN键; 当退火温度高于800 ℃时薄膜内SiH和NH键断裂利于N元素逸出和Si纳米粒子的形成; 当退火温度达到1100 ℃时N2与SiNx薄膜产生化学反应导致薄膜内N和Si原子含量比值R增加. 这些结果有助于控制高温下SiNx薄膜可能产生的化学反应和优化SiNx薄膜内的Si纳米粒子制备参数.
    • 基金项目: 华中科技大学研究生创新基金(批准号: HF07022010185)和中央高校基本科研业务费(批准号: 2010MS054)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-03-04
  • 修回日期:  2011-03-30
  • 刊出日期:  2012-01-05

高温退火处理下SiNx薄膜组成及键合结构变化

  • 1. 华中科技大学电子科学与技术系, 武汉 430074
    基金项目: 

    华中科技大学研究生创新基金(批准号: HF07022010185)和中央高校基本科研业务费(批准号: 2010MS054)资助的课题.

摘要: 采用等离子增强化学气相沉积法, 以氨气和硅烷为反应气体, p型单晶硅为衬底, 低温下(200 ℃)制备了非化学计量比氮化硅(SiNx)薄膜. 在N2氛围中, 于5001100 ℃范围内对薄膜进行热退火处理. 室温下分别使用Fourier变换红外吸收(FTIR)光谱技术和X射线光电子能谱(XPS)技术测量未退火以及退火处理后SiNx薄膜的SiN, SiH, NH键键合结构和Si 2p, N 1s电子结合能以及薄膜内N和Si原子含量比值R的变化. 详细讨论了不同温度退火处理下SiNx薄膜的FTIR和XPS光谱演化同薄膜内Si, N, H原子间键合方式变化之间的关系. 通过分析FTIR和XPS光谱发现退火温度低于800 ℃时, SiNx薄膜内SiH和NH键断裂后主要形成SiN键; 当退火温度高于800 ℃时薄膜内SiH和NH键断裂利于N元素逸出和Si纳米粒子的形成; 当退火温度达到1100 ℃时N2与SiNx薄膜产生化学反应导致薄膜内N和Si原子含量比值R增加. 这些结果有助于控制高温下SiNx薄膜可能产生的化学反应和优化SiNx薄膜内的Si纳米粒子制备参数.

English Abstract

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