1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 58, № 9, 2022

Неорганические материалы, 2022, T. 58, № 9, стр. 938-944

Механические напряжения в пленках SiNx при химическом осаждении из газовой фазы в плазме высокой плотности

Н. С. Ковальчук 1, С. А. Демидович 1, Л. А. Власукова 2, *, И. Н. Пархоменко 2, Ф. Ф. Комаров 2

1 ОАО “Интеграл”
220108 Минск, ул. Казинца, 121А, Беларусь

2 Белорусский государственный университет
220045 Минск, ул. Курчатова, 5, Беларусь

* E-mail: vlasukova@bsu.by

Поступила в редакцию 25.03.2022
После доработки 01.07.2022
Принята к публикации 06.07.2022

Аннотация

Пленки SiNx с низкими механическими напряжениями синтезированы в реакторе индуктивно-связанной плазмы (ICP) из смеси SiH4 + N2 + Ar. Обогащенные азотом пленки SiNx со сжимающими напряжениями от –10 до –50 МПа получены при [SiH4]/[N2] от 0.55 до 1.0 и мощности ICP-источника в 600 Вт. Подъем мощности источника при прочих неизменных условиях осаждения приводит к возрастанию напряжений от –125 МПа при 300 Вт до –625 МПа при 800 Вт. Варьирование температуры осаждения от 25 до 350°С существенно не влияет на уровень напряжений и показатель преломления, а также на скорость роста SiNx. Оценен дрейф остаточных напряжений в течение трех недель после осаждения, а также содержание кислорода в пленках SiNx в зависимости от режима осаждения.

Ключевые слова: пленки SiNx, смеси SiH4 + N2 + Ar и SiH4 +N2 + Ar + He, плазма высокой плотности, механические напряжения, показатель преломления

Список литературы

  1. Zheng B., Zhou C., Wang Q. et al. Deposition of Low Stress Silicon Nitride Thin Film and Its Application in Surface Micromachining Device Structures // Adv. Mater. Sci. Eng. 2013. V. 2013. ID 835942 (4 pp). https://doi.org/10.1155/2013/835942

  2. Cho S.-J., Li X., Guiney I. et al. Impact of Stress in ICP-CVD SiNx Passivation Films on the Leakage Current in AlGaN/GaN HEMTs // Electron. Lett. 2018. V. 54. P. 947–949. https://doi.org/10.1049/el.2018.1097

  3. Сейдман Л.А., Концевой Ю.А., Енишерлова К.Л, Миннебаев С.В. Пленки SiNx, полученные методом PECVD, в качестве пассивации AlGaN/GaN HEMT // Электронная техника. Сер. 2. 2020. Вып. 3 (258). С. 22–33. https://doi.org/10.36815/2073-8250-2020-258-3-22-33

  4. Енишерлова К.Л., Сейдман Л.А., Темпер Э.М., Концевой Ю.А. Влияние особенностей PECVD процессов осаждения SiNx на электрические параметры структур SiNx/AlGaN/GaN // Изв. вузов. Материалы электронной техники. 2021. Т. 24. № 2. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-2-00-00

  5. Васильев В.Ю. Технология получения тонких пленок нитрида кремния для микроэлектроники и микросистемной техники. Ч. 1. Термически активированные процессы в проточных реакторах // Нано- и микросистемная техника. 2018. Т. 20. С. 287–292. https://doi.org/10.17587/nmst.20.287-296

  6. Temple-Boyer P., Rossi C., Saint-Etienne E. et al. Residual Stress in Low Pressure Chemical Vapor Deposition SiNx Films Deposited from Silane and Ammonia // J. Vac. Sci. Technol. A. 1998. V. 16. P. 2003–2007. https://doi.org/10.1116/1.581302

  7. Ковальчук Н.С. Пленки нитрида кремния с низкими механическими напряжениями для микроэлектромеханических систем // Докл. БГУИР. 2008. № 4. С. 60–65.

  8. Claasen W.A.P. Ion Bombardment-Induced Mechanical Stress in Plasma-Enhanced Deposited Silicon Nitride and Oxynitride Films // Plasma Chem. Plasma Process. 1987. V. 7. P. 109–124.

  9. Townsend P.H., Barnett D.M., Brunner T.A. Elastic Relationships in Layered Composite Media with Approximation for the Case of Thin Films on a Thick Substrate // J. Appl. Phys. 1987. V. 62. P. 4438–4444. https://doi.org/10.1116/1.581302

  10. Некрасов Б.В. Основы общей химии. Т. 1. М: Химия, 1974. С. 388, 604.

  11. Dergez D., Bittner A., Schalko J., Schmid U. Low-Stress and Long-Term Stable a-SiNx:H Films Deposited by ICP-PECVD // Procedia Eng. 2014. V. 87. P. 100–103. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.11.392

  12. Kshirsagar A., Nyaupanea P., Bodas D. et al. Deposition and Characterization of Low Temperature Silicon Nitride Films Deposited by Inductively Coupled Plasma CVD // Appl. Surf. Sci. 2011. V.257. P. 5052–5058. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.01.20

  13. Besland M.-P., Lapeyrade M., Delmotte F., Hollinger G. Interpretation of Stress Variation in Silicon Nitride Films Deposited by Electron Cyclotron Resonance Plasma // J. Vac. Sci. Technol. A. 2004. V. 22 (5). P.1962–1970. https://doi.org/10.1116/1.1776179. hal-00880990

  14. Han S.-S., Jun B.-H., No K., Bae B.-S. Preparation of a-SiNx Thin Film with Low Hydrogen Content by Inductively Coupled Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition // J. Electrochem. Soc. 1998. V. 145. P. 652–658.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал