脉冲激光沉积论文：脉冲激光沉积氮化硅薄膜的工艺研究

【中文摘要】氮化硅薄膜是一种具有十分优良的物理化学性质的介质膜,具有优良的化学稳定性,高电阻率,良好的绝缘性和光学性能,广泛地应用于半导体器件、微电子工业、光电子工业和太阳能电池等方面。目前,氮化硅薄膜的制备方法主要有低压化学气相沉积(LPCVD)、脉冲激光沉积(PLD)、磁控溅射、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等。脉冲激光沉积(PLD)是近些年来发展起来的先进的薄膜制备技术,与其他方法相比,脉冲激光沉积具有沉积温度低、工艺参数方便调节、污染小、沉积速率相对较高且易制备成分复杂的薄膜等优点,因此,PLD可在较低温度下沉积性能良好的氮化硅薄膜。本论文利用脉冲激光沉积技术,以高纯α-Si3N4为靶材,在不同的氮气压力、基片温度以及脉冲能量下,在p型单晶Si(100)基片上沉积氮化硅薄膜,然后在15Pa高纯N2中于600℃下对沉积的薄膜进行退火处理,用X射线衍射(XRD)对薄膜的结晶质量进行了分析,用扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的表面形貌进行了表征,利用椭偏膜厚仪对薄膜的膜厚和折射率进行了测试,讨论了氮气压力、基片温度、脉冲能量、退火等条件对PLD制备氮化硅薄膜的影响。实验结果表明,利用PLD...

【英文摘要】Silicon nitride thin films were widely used in the semiconductor devices、microelectronic industry, optoelectronics industry and solar cells for their excellent chemical stability, isolation and optics property.Silicon nitride thin films can be prepared by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), pulsed laser deposition (PLD), magnetron sputtering, plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and so on. Pulsed laser deposition is a newly developed film-growth technique which can easily fabric...

【关键词】脉冲激光沉积 氮化硅薄膜 折射率 工艺

【英文关键词】Pulsed laser deposition silicon nitride films refractive index process

【目录】脉冲激光沉积氮化硅薄膜的工艺研究摘要4-5Abstract5第1章 绪论8-161.1 氮化硅薄膜的性质及应用8-111.1.1 氮化硅的晶体结构8-91.1.2 氮化硅薄膜的基本特性91.1.3 氮化硅薄膜材料的应用9-111.2 氮化硅薄膜的制备方法11-151.2.1 直接氮化法111.2.2 物理气相沉积11-131.2.3 化学气相沉积13-151.3 本课题的研究目的及研究内容15-16第2章 PLD技术的原理及研究现状16-242.1 PLD的发展历程及研究现状162.2 PLD技术的基本原理16-212.2.1 激光与靶材相互作用17-182.2.2 等离子体的定向局部等温绝热膨胀18-192.2.3 等离子体与基片相互作用成膜19-212.3 PLD技术的优缺点21-222.4 PLD技术的应用22-242.4.1 高温超导薄膜222.4.2 金刚石和类金刚石薄膜222.4.3 半导体薄膜22-232.4.4 铁电薄膜23-24第3章 实验方案及表征手段24-343.1 实验仪器及设备24-263.2 实验原料准备26-273.2.1 靶材26-273.2.2 基片选择及预处理273.3 实验参数选择27-293.3.1 氮气分压27-283.3.2 基片温度283.3.3 脉冲能量283.3.4 退火处理28-293.4 实验工艺流程29-303.5 实验表征手段30-343.5.1 X射线衍射分析(XRD)——结构分析30-313.5.2 扫描电子显微镜(SEM)——形貌分析31-323.5.3 椭偏光谱仪——膜厚及折射率分析32-34第4章 实验结果分析34-514.1 氮化硅薄膜生长机理研究34-354.1.1 气相粒子的吸附34-354.1.2 核的生成与长大354.1.3 岛的形成与结合354.2 各工艺参数对氮化硅薄膜性能的影响35-514.2.1 氮气分压对氮化硅薄膜性能的影响35-394.2.2 基片温度对氮化硅薄膜性能的影响39-434.2.3 脉冲能量对氮化硅薄膜性能的影响43-474.2.4 退火处理对氮化硅薄膜性能的影响47-51第5章 结论51-52参考文献52-56致谢56