磁控溅射法沉积SiNx非晶薄膜的生长机制及结构分析

摘要

利用磁控溅射技术在单晶Si衬底上沉积了Six非晶薄膜.样品的傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)显示,SNx非晶薄膜在812～892 cm-1范围内存在一个较强的吸收谱带.该吸收谱带对应于Si-N-Si键的伸缩振动吸收(stretching vibration mode),其吸收峰峰位随着溅射功率的增大明显红移;但退火后,该吸收峰又逐渐蓝移.结合中心力模型和自由结合模型,分析了磁控溅射过程中Six非晶薄膜的生长机制和内部结构.研究认为,随着溅射功率的提高,薄膜中先后形成Si-N4四面体,Si-N-Si3,Si-N2-S2及Si-N3-Si等结构,这几种结构分别对应着Si-N-Si键的不同模式的振动吸收.随着退火温度的升高,分子热运动逐渐加剧,非晶SiNx薄膜发生相分离,生成Si3N4和Si纳米晶颗粒,因此,S-N-Si键的吸收峰逐渐向Si3N4的特征振动吸收峰位870 cm-1靠近.