论文部分内容阅读
纳米薄膜具有其独特的结构特征和性能,如巨电导、巨磁电阻效应、巨霍尔效应等,正受到人们的广泛关注。氮化硅（Si3N4）纳米薄膜是一种物理、化学性质十分优良的介质膜。用等离子体增强化学气相沉积（CVD）法制备的氮化硅膜,具有优良的热稳定性和介电特性,已广泛应用于微电子等领域。 本文研究了感应耦合等离子体增强化学气相沉积（ICPECVD）技术、工艺过程和Si3N4薄膜特性。包括等离子体参数的分布特性以及Si3N4纳米薄膜材料的制备工艺方法,寻求合适的工艺参数,制备纳米Si3N4薄膜材料,以及利用红外光谱仪、X射线衍射仪和原子力显微镜对纳米Si3N4薄膜材料进行研究,探索提高纳米Si3N4薄膜材料性能的途径。 氮化硅薄膜的质量在很大程度上依赖于等离子体的参数,在本文中我们用朗缪尔单探针测试了直管式反应室中的等离子体参数,得到离子密度（Ni）在反应室内轴向以及径向位置的变化规律。等离子体密度随着功率的增加而增加,随反应室内气压的升高先升高,而后下降。功率150W,气压16Pa时离子密度的最大值是3.85×1010cm-3,大于功率100W时各个气压下的离子密度。当功率为100W时,随气压升高,离子密度先增大,在气压10Pa,功率100W时离子密度达最大值2.20×1010cm-3,而后随气压增加离子密度反而下降。获得了离子密度分布均匀的区域,分析了离子密度分布的均匀性对薄膜制备的影响和意义。 对得到的氮化硅薄膜材料,用傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）对其进行分析,结果表明:在891cm-1附近出现由晶态结构的Si3N4键形成的振动吸收峰,由于杂质氢的存在还含有Si—H键和N—H键;溴化钾（KBr）晶体基片上生长出Si3N4晶体薄膜,属于β-Si3N4六方晶系结构,单晶硅基片上生长出的Si3N4晶体薄膜属于α-Si3N4六方晶系结构;用原子力显微镜观察到在单晶硅基片上制备的Si3N4晶体薄膜显微形貌。