بررسی اثر استفاده از رادیکال های گازی سیستم گازی آمونیاک و تری کلروسیلان بر رشد و خصوصیات لایه نازک نیترید سیلیکون آمورف لایه نشانی شده به روش لایه نشانی شیمیایی از فاز بخار در فشار پایین

نویسندگان

1 پژوهشگاه مواد و انرژی

2 صنعتی امیرکبیر

چکیده

بررسی روش ساخت و کیفیت لایه‏های نازک نیترید سیلیکون آمورف رسوب داده شده به روش لایه‏نشانی شیمیایی از فاز بخار در فشار پایین1 از مخلوط رادیکالهای آزاد تشکیل شده از سیستم گازی نیتروژن، آمونیاک و تری‌کلرو‌سیلان هدف این مقاله است. تبدیل گازهای اولیه به رادیکالهای آزاد گازی با عبور دادن آنها از روی کاتالیزور سرامیکی پلاتین ایریدیوم آلومینا در دمای 600 درجه سانتیگراد انجام شد. تغییرات سینتیک رشد لایه نسبت به تغییرات فشار کل سیستم، نسبت نرخ شارش آمونیاک به تری‌کلرو‌سیلان و دما بررسی شد. توپوگرافی و ترکیب شیمیایی لایه نازک توسط بیضی‏سنجی، طیف‌نگاری فوتو‌الکترون اشعه ایکس، طیف‌نگاری فوتو‌الکترون اشعه ایکس، طیف‌نگاری تبدیل فوریه مادون قرمز، میکروسکوپ نیروی اتمی و عمق‌نگاری با الکترون اوژه مورد بررسی قرار گرفت. بررسی نتایج نشان داد که در محدوده دمایی 730 تا 830 درجه سانتیگراد سینتیک رشد لایه نازک تابعی آرنیوسی با انرژی فعالسازی 3/166 کیلوژول بر مول است. آلودگی هیدروژن در لایه نازک نیترید سیلیکون آمورف 05/1 درصد اتمی اندازه‏گیری شد. این مقدار 17 برابر کم‏تر از آلودگی هیدروژن در لایه‏های حاصل از روش لایه‏نشانی شیمیایی از فاز بخار به کمک پلاسما2 و 4/3 برابر کم‏تر از مقدار آلودگی اندازه‏گیری شده در لایه‏های حاصل از لایه‌نشانی شیمیایی از فاز بخار در فشار پایین با استفاده از سیستم گازی سیلان و آمونیاک یا سیستم گازی دی‌کلروسیلان و آمونیاک است. تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی نشان داد که توپوگرافی سطحی لایه حاصل هموار و همگن است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Characterization of amorphous silicon nitride thin films deposited by low pressure chemical vapor deposition Using free radicals of trichlorosilane and ammonia gaseous system

نویسندگان [English]

  • A. Salmasi 1
  • E. Keshavarz Alamdari 2
1 Nanotechnology and Advanced Materials Department, Materials and Energy Research Center, Karaj, Iran.
2 Department of Mining and Metallurgical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran.
چکیده [English]

In this paper, preparation and characterization of a-SiNx thin films deposited by LPCVD method from free radicals of TCS and NH3 gaseous system were investigated. These radicals are made by passing each of the precursor gases separately over Pt-Ir/Al2O3 catalyst at the temperature of 600 ᐤC. Kinetics of this process was investigated at different total pressures, NH3/TCS flow rate ratios and temperatures. Surface topography and chemical concentrations were studied by Ellipsometry, XXPS, AFM and ADP. Our analyses of the performed experiments indicated that at the temperatures between 730 ᐤC and 830 ᐤC, the growth rate of thin films follows an Arrhenius behavior with activation energy of 166.3 KJ.mol-1. The measured H2 contamination in a-SiNx thin films is 1.05 at%, which is 17 times lower than the corresponding contamination in the films produced by PECVD and 3.4 times lower than the contamination in the LPCVD thin films with SiH4 or DCS and NH3. The created surface topography of the prepared films is smooth and uniform.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gaseous free radicals
  • Pt-Ir/Al2O3 catalyst
  • a-SiNx
  • TCS
  • LPCVD
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 31، شماره 2
دی 1391
صفحه 53-63

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی