高温退火处理下SiN_x薄膜组成及键合结构变化

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姜礼华, 曾祥斌, 张笑. 2012: 高温退火处理下SiN_x薄膜组成及键合结构变化, 物理学报, 61(1): 373-378.
引用本文: 姜礼华, 曾祥斌, 张笑. 2012: 高温退火处理下SiN_x薄膜组成及键合结构变化, 物理学报, 61(1): 373-378.
2012: The variations in composition and bonding configuration of SiN_x film under high annealing temperature treatment, Acta Physica Sinica, 61(1): 373-378.
Citation: 2012: The variations in composition and bonding configuration of SiN_x film under high annealing temperature treatment, Acta Physica Sinica, 61(1): 373-378.

高温退火处理下SiN_x薄膜组成及键合结构变化

The variations in composition and bonding configuration of SiN_x film under high annealing temperature treatment

  • 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(SiN_x)薄膜.在N_2氛围中,于500-1100℃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SiN_x薄膜的Si-N,si-H,N-H键键合结构和si 2p,N 1_s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SiN_x薄膜的FHR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,SiN_x薄膜内Si-H和N-H键断裂后主要形成si-N键;当退火温度高于800℃时薄膜内Si-H和N-H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N_2与SiN_x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SiN_x薄膜可能产生的化学反应和优化SiN_x薄膜内的Si纳米粒子制备参数.
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出版历程
  • 刊出日期:  2012-01-15

高温退火处理下SiN_x薄膜组成及键合结构变化

  • 华中科技大学电子科学与技术系,武汉,430074

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(SiN_x)薄膜.在N_2氛围中,于500-1100℃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SiN_x薄膜的Si-N,si-H,N-H键键合结构和si 2p,N 1_s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SiN_x薄膜的FHR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,SiN_x薄膜内Si-H和N-H键断裂后主要形成si-N键;当退火温度高于800℃时薄膜内Si-H和N-H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N_2与SiN_x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SiN_x薄膜可能产生的化学反应和优化SiN_x薄膜内的Si纳米粒子制备参数.

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