高温退火处理下SiN_x薄膜组成及键合结构变化

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.

关键词：SiN_x薄膜、Fourier变换红外吸收光谱、X射线光电子能谱、键合结构

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分类号：O484.1(固体物理学)

资助基金：华中科技大学研究生创新基金HF07022010185;中央高校基本科研业务费2010MS054

在线出版日期：2012-04-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：373-378