SiO2和Si3N4薄膜的PECVD沉积及在半导体光电子器件中的应用研究

论文摘要

本论文工作是围绕任晓敏教授任首席科学家的国家重点基础研究发展规划项目（973计划项目,项目编号：2010CB327600）“新型光电子器件中的异质兼容集成与功能微结构体系基础研究”、教育部“长江学者和创新团队发展计划”资助（No. IRT0609）、“高等学校学科创新引智计划”（简称“111计划”）（项目编号：B07005）第二批建设项目而展开的。氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜是物理和化学性能十分优良的功能材料,在半导体光电子器件中有着广泛的应用。氮化硅和二氧化硅薄膜通常利用等离子体增强化学气相沉积法（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition PECVD）来制备。PECVD法具有沉积温度低,沉积速率快,薄膜致密,工艺重复性好等优点。本论文对使用PECVD方法沉积薄膜进行了深入研究,总结了沉积工艺参数对沉积薄膜性能的影响,系统研究了氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜在半导体光电子器件中的应用,并且系统研究了使用HQ-3型PECVD设备沉积氮化硅和二氧化硅薄膜的工艺条件。以下是论文的主要工作。1.使用新型HQ-3型PECVD设备在单面抛光硅片（100）衬底上沉积了一系列氮化硅以及二氧化硅薄膜样品,在实验过程中系统地改变了沉积的工艺参数（例如沉积温度,射频功率,沉积时间以及反应气体流量配比等）。2.对实验所得的氮化硅薄膜样品进行厚度和折射率的测试,根据测试结果讨论了上述工艺参数对氮化硅薄膜的性能（如薄膜厚度以及折射率）的影响,最终通过优化工艺参数获得了性能良好的氮化硅薄膜,薄膜厚度达到350 nm左右,折射率2.0左右。3.对实验所得的二氧化硅薄膜样品进行厚度和折射率的测试,根据测试结果讨论了上述工艺参数对二氧化硅薄膜的性能（如薄膜厚度以及折射率）的影响,最终通过优化工艺参数获得了性能良好的二氧化硅薄膜,薄膜厚度达到250 nm左右,折射率1.5左右。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景与研究意义
• 1.2 论文结构安排
• 第二章 氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜
• 2.1 薄膜技术的发展
• 2.2 氮化硅薄膜
• 2.2.1 氮化硅薄膜的性质
• 2.2.2 氮化硅薄膜的应用范围
• 2.2.3 制备氮化硅薄膜的方法
• 2.3 二氧化硅薄膜
• 2.3.1 二氧化硅薄膜的性质
• 2.3.2 二氧化硅薄膜的应用范围
• 2.3.3 制备二氧化硅薄膜的方法
• 第三章 等离子体增强化学气相沉积（PECVD）
• 3.1 等离子体和化学气相沉积
• 3.1.1 等离子体简介
• 3.1.2 化学气相沉积简介
• 3.2 等离子体化学气相沉积法（PECVD）
• 3.2.1 等离子体化学气相沉积的原理
• 3.2.2 等离子体化学气相沉积的优点
• 第四章 PECVD沉积薄膜实验设备及流程
• 4.1 实验设备
• 4.2 实验流程
• 4.2.1 衬底基片的清洗
• 4.2.2 PECVD沉积薄膜实验步骤
• 第五章 氮化硅薄膜的PECVD沉积的实验研究
• 5.1 PECVD法沉积氮化硅薄膜概况
• 5.2 氮化硅薄膜的PECVD沉积工艺参数选择
• 5.2.1 腔室压强的选择
• 5.2.2 射频功率的选择
• 5.2.3 气体流量配比的选择
• 5.2.4 沉积温度的选择
• 5.3 氮化硅薄膜沉积与测试实验结果
• 5.4 实验结果分析
• 5.4.1 射频功率的选择
• 5.4.2 气体流量配比的选择
• 5.4.3 沉积温度的选择
• 5.4.4 沉积时间的选择
• 5.4.5 优选工艺参数
• 第六章 二氧化硅薄膜的PECVD沉积的实验研究
• 6.1 PECVD法沉积氮化硅薄膜概况
• 6.2 二氧化硅薄膜沉积与测试实验结果
• 6.3 实验结果分析
• 6.3.1 射频功率的选择
• 6.3.2 气体流量配比的选择
• 6.3.3 优选工艺参数
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文目录