PECVD氮化硅薄膜制备工艺及性能测试研究

摘要

氮化硅薄膜具有优良的光电性能和机械性能，在集成电路、微机械电子、太阳能电池以及显示器件领域都有着广泛的应用。等离子体增强化学气相沉积（PECVD）因其沉积效率高、薄膜均匀性好且可灵活操作的优势成为制备氮化硅薄膜的主要方法之一。但是，PECVD制备的氮化硅薄膜都具有一定的应力，较大的应力会导致器件性能的下降。同时在单片集成非制冷红外探测器等MEMS器件中，氮化硅薄膜分别作为结构支撑层、电学绝缘层以及敏感材料钝化层。这不仅需要薄膜具有较低的应力以减小桥面的形变，还要求薄膜具有足够低的热导和良好的绝缘性能。因此有必要对所制备的氮化硅薄膜的特性，特别是热学参数进行精确的测量和分析。
　　本文系统地研究了 PECVD的工艺参数对薄膜性能的影响。通过高低混频PECVD工艺制备了较低应力的氮化硅薄膜。此外，通过组合不同工艺参数获得满足不同性能需求的氮化硅薄膜。
　　其次，本文设计了专门的热学测试微结构并通过微细加工工艺制得相应器件。通过对磁控溅射基片夹具装置的改进实现了不同尺寸衬底镀膜的需求。还对光刻工艺中牺牲层厚度的控制做了系统研究，表明牺牲层的厚度受旋涂机转速和光刻胶浓度共同控制，对以后的实际操作具有指导意义。
　　最后，本文为了克服宏观工艺对氮化硅薄膜性能的影响局限于具体设备、可移植性差的缺点，尝试从微观角度理解PECVD氮化硅薄膜成膜机理，设计了简易等离子体诊断系统。以期通过郎缪尔探针获得等离子体参数，研究PECVD宏观工艺参数和微观等离子体参数之间关系，最终从微观角度解释PECVD工艺对薄膜性能影响机理。

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第一章 绪论

1.1 氮化硅薄膜概述

1.2 氮化硅薄膜制备方法概述

1.3 本论文课题的意义及国内外研究现状

1.4 本论文主要工作

第二章 PECVD工艺参数对薄膜性能影响的研究

2.1 PECVD沉积氮化硅薄膜的原理

2.2 PECVD工艺参数对薄膜性能的影响

2.3 本章小结

第三章 热导测试结构的制备及热导的测试

3.1 热导测试原理

3.2 介质薄膜热学参数测试用微结构设计

3.2 测试结构的制备

3.4 本章小结

第四章 等离子体诊断系统设计

4.1 等离子体相关理论介绍

4.2 等离子体真空腔室设计

4.3 郎缪尔探针设计

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论总结

5.2 发展与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果