基于PECVD技術(shù)的氮化硅薄膜應(yīng)力優(yōu)化研究.pdf

1、在超大規(guī)模集成電路和微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)領(lǐng)域中，等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法(PECVD)是一種常用薄膜制備技術(shù)，具有淀積溫度低、均勻性好、臺(tái)階覆蓋性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。 然而，由于沉積環(huán)境和生長過程的影響，薄膜類材料均難以避免應(yīng)力的存在。與半導(dǎo)體組件不同的是，MEMS領(lǐng)域中的薄膜微懸臂結(jié)構(gòu)需要對其下面的犧牲層進(jìn)行刻蝕，以使微結(jié)構(gòu)能夠懸空。因此，當(dāng)存在于薄膜中的應(yīng)力得已釋放時(shí)，會(huì)導(dǎo)致微懸臂結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎曲等結(jié)構(gòu)形變。對于用作鈍化保護(hù)的掩膜來說

2、，當(dāng)薄膜內(nèi)部存有一定的大應(yīng)力時(shí)，則會(huì)引起異質(zhì)結(jié)界面晶格失配，不良的界面態(tài)，界面陷阱等缺陷，嚴(yán)重影響到掩膜的鈍化效果，損害器件的性能。而用作絕緣層的薄膜，若薄膜內(nèi)部應(yīng)力較大，就會(huì)使器件的直流特性上反映出跨導(dǎo)變小，正反向擊穿特性變差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接導(dǎo)通，致使器件報(bào)廢。 本論文是基于PECVD技術(shù)制作低應(yīng)力氮化硅薄膜方面的研究。首先，從PECVD氮化硅薄膜成膜機(jī)理出發(fā)，結(jié)合應(yīng)力成因，從等離子場、溫度場角度系統(tǒng)地分析了工藝參數(shù)和沉積設(shè)備對

3、氮化硅薄膜沉積現(xiàn)象和應(yīng)力的影響。接著，從實(shí)驗(yàn)研究出發(fā)，探討了沉積工藝參數(shù)與氮化硅薄膜應(yīng)力之間的聯(lián)系。結(jié)果表明：適當(dāng)?shù)卣{(diào)整沉積參數(shù)，可使氮化硅薄膜應(yīng)力控制于200MPa以下。射頻功率越小，SiH<,4>與NH<,3>影響的薄膜Si/N比越接近標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)計(jì)量比(Si/N：0.75)，載氣體N<,2>和反應(yīng)壓強(qiáng)調(diào)節(jié)的等離子狀態(tài)越恰當(dāng)，沉積溫度影響的表面擴(kuò)散率越充分，則氮化硅薄膜應(yīng)力就越小。 此外，本文還對低應(yīng)力氮化硅薄膜作為結(jié)構(gòu)層、鈍化