一種超薄氮氧化硅膜材料及其制備方法和用途
【專利摘要】一種超薄氮氧化硅膜材料及其制備方法：將襯底置于化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體中，通入NH3、O2氣體和含有SiH4的氣體作為反應(yīng)氣體，通入載體和保護氣體，進行氣相沉積，獲得氮氧化硅膜材料，其中，所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體的工作溫度為100-260℃，工作壓力為1-4Pa，功率為200-450W；其中，所述氣相沉積的時間為15-40s；所述SiH4氣體與O2氣體的體積比為9-110，所述含有SiH4的氣體與NH3氣體的體積比為3-11，所述含有SiH4的氣體與載體和保護氣體的體積比為0.1-1。本發(fā)明在四英寸硅基體上制備得到的氮氧化硅膜材料的厚度為6-9nm，薄膜不均勻性低于0.7％。
【專利說明】一種超薄氮氧化硅膜材料及其制備方法和用途

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)、半導(dǎo)體和微電子器件【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種氮氧化硅膜材料及其制備方法和用途。

【背景技術(shù)】
[0002]薄膜是一種特殊的物質(zhì)形態(tài)，由于其在厚度這一特定方向上尺寸很小，只是微觀可測的量，而且在厚度方向上由于表面、界面的存在，使物質(zhì)連續(xù)性發(fā)生中斷，由此使得薄膜材料產(chǎn)生了與塊狀材料不同的獨特性能。光學(xué)薄膜是由薄的分層介質(zhì)構(gòu)成的，通過界面?zhèn)鞑ス馐囊活惞鈱W(xué)介質(zhì)材料，廣泛用于光學(xué)和光電子【技術(shù)領(lǐng)域】，制造各種光學(xué)儀器。光學(xué)薄膜技術(shù)在理論、設(shè)計、計算和工藝方面已形成了完整的體系，一些新型微觀結(jié)構(gòu)的功能薄膜被不斷開發(fā)出來，這些功能薄膜的相繼出現(xiàn)，使得光學(xué)薄膜技術(shù)廣泛地滲透到各個新興的科學(xué)研宄領(lǐng)域中。
[0003]氮氧化硅薄膜是一種良好的耐高溫陶瓷材料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、熱力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性及耐原子氧特性；由于氮氧化硅是二氧化硅和氮化硅的中間相，其光學(xué)和電學(xué)性能介于兩者之間，因而可通過改變化學(xué)組成，在一定范圍內(nèi)調(diào)控其折光指數(shù)(1.46 (S12)?2.S(SiN1J)及介電常數(shù)(3.9(Si02)和7.8 (SiNl.3));另外氮氧化硅還可有效地抑制硼、氧、鈉等雜質(zhì)元素擴散。這一系列優(yōu)良特性吸引研宄者們圍繞氮氧化硅材料的制備及其在微電子器件、光波導(dǎo)、梯度光學(xué)材料等方面的應(yīng)用開展了大量工作，其中又以氮氧化硅薄膜材料的制備及應(yīng)用研宄最引人關(guān)注。
[0004]當(dāng)前在微電子器件、光波導(dǎo)材料等方面主要采用二氧化硅作為介質(zhì)薄膜。二氧化硅薄膜雖具有低的介電常數(shù)、缺陷密度和殘余應(yīng)力，但在阻止氧、鈉、硼等雜質(zhì)元素的擴散方面不如氮化硅；然而氮化硅中Si懸空鍵的存在及其隨氮含量增加而增加的特點會導(dǎo)致薄膜在一定條件下表現(xiàn)出很高的介電常數(shù)和拉應(yīng)力，并且富氮31乂膜含有很高的正電荷和負(fù)電荷缺陷，成為電荷俘獲的中心。而氮氧化硅薄膜材料由于兼有氮化硅和二氧化硅的優(yōu)良特性，很有潛力替代二氧化硅薄膜材料在微電子和光學(xué)等方面得到應(yīng)用。
[0005]隨著薄膜的應(yīng)用越來越廣泛，薄膜的制備技術(shù)也逐漸成為高科技產(chǎn)品加工技術(shù)中的重要手段。薄膜的制備方法很多，如氣相生長法、液相生長法(或氣、液相外延法)、氧化法、擴散與涂布法、電鍍法等等，而每一種制膜方法中又可分為若干種方法。等離子體化學(xué)氣相沉積(PECVD)法由于其靈活性、沉積溫度低，重復(fù)性好的特點，提供了在不同基體上制備各種薄膜的可能性，成為制備氮氧化硅薄膜最常用的方法之一。
[0006]薄膜的均勻性是薄膜制備過程中首先需要解決的關(guān)鍵問題和挑戰(zhàn)。薄膜厚度的不均勻性，反映了待鍍基片上所沉積的薄膜厚度依基片在真空室里所處位置的變化而變化的情況。膜厚不均勻性包括兩個方面:①在同一組鍍制過程中處于不同基片位置沉積的薄膜有近似的膜厚分布；②獲得的每片薄膜只存在一定范圍內(nèi)的膜厚誤差分布。膜厚不均勻性的方面①保證了產(chǎn)業(yè)化的鍍膜效率，方面②保證了每個成品的性能。因此，膜厚不均勻性是衡量鍍膜裝置性能和薄膜質(zhì)量的一項重要指標(biāo)，直接影響到鍍膜器件的可靠性、穩(wěn)定性，以及產(chǎn)品的一致性。對光學(xué)、光電等器件生產(chǎn)的成品率影響很大。
[0007]而目前研宄薄膜均勻性的較少，尤其是運用在器件中的光學(xué)/介質(zhì)薄膜，對于采用高密度等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備制備氮氧化硅膜材料的方法，操作條件較多，包括溫度、壓力、功率、時間、通入氣體比例等，且相互之間有著密切的相互關(guān)系，不是獨立的單一變量，因此在本領(lǐng)域探宄一種均勻性良好的氮氧化硅制備方法是非常重要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中氮氧化硅薄膜不均勻性較大的缺陷，本發(fā)明的目的之一在于提供了一種氮氧化硅膜材料，本發(fā)明提供的膜材料具有良好的均勻性，厚度約為8nm，其具有良好的絕緣性、穩(wěn)定性和機械特性，可以作為絕緣層、保護膜或光學(xué)膜，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、微波、光電子以及光學(xué)器件等領(lǐng)域。
[0009]為達上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)手段:
[0010]一種超薄氮氧化娃膜材料，所述氮氧化娃膜材料的厚度為6-9nm ;且在四英寸基底范圍內(nèi)，薄膜不均勻性低于0.7% ；
[0011]其中，所述不均勻性的計算方法為:薄膜不均勻性=(最大值-最小值)/(平均值X2)X 100%，四英寸基底范圍內(nèi)，所測不同點數(shù)不少于10個，優(yōu)選不少于17個。
[0012]其中，所述最大值為氮化硅膜材料測試點厚度的最大值；最小值為氮化硅膜材料測試點厚度的最小值；平均值為氮化硅膜材料測試點厚度的平均值，計算公式為:平均值=測試點厚度之和/測試點個數(shù)。
[0013]作為優(yōu)選，所述超薄氮氧化硅膜材料的組分為S1xNY，其中0〈x〈2，0〈Y〈2。
[0014]本發(fā)明的目的之二在于提供一種本發(fā)明所述的超薄氮氧化硅膜材料的制備方法，包括如下步驟:
[0015]將襯底置于化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體中，通入ΝΗ3、02和含有SiH4的氣體作為反應(yīng)氣體，通入載體和保護氣體，進行氣相沉積，獲得氮氧化硅膜材料；
[0016]其中，所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體的工作溫度為100_260°C，工作壓力為l_4Pa，功率為200-450W ；
[0017]其中，所述氣相沉積的時間為15-40s ;所述含有SiHj^氣體與02氣體的體積比為9-110，所述含有SiHj^氣體與冊13氣體的體積比為3-11，所述含有SiH4的氣體與載體和保護氣體的體積比為0.1-1。其中載氣和保護氣體為同一種氣體。
[0018]對于采用化學(xué)氣相沉積設(shè)備制備氮氧化硅膜材料的方法，操作條件較多，包括溫度、壓力、功率、時間、通入氣體比例等，且相互之間有著密切的相互關(guān)系，不是獨立的單一變量，因此如何尋找一個合適的操作條件，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講是具有很大難度的。
[0019]采用化學(xué)氣相沉積設(shè)備制備氮氧化硅膜材料的操作條件中，通過將化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體的工作溫度設(shè)置在100-260 °C，工作壓力設(shè)置在l-4Pa，功率設(shè)置為200-450W ;且控制氣相沉積的時間為15-40s ;控制通入的含有SiH^氣體與02氣體的體積比為9-110，控制通入的含有SiHj^氣體與順3氣體的體積比為3-11，控制通入的含有SiH4的氣體與載體和保護氣體的體積比為0.1-1，實現(xiàn)了控制厚度為8nm左右的氮氧化硅膜材料薄膜不均勻性低于0.7%的目的。
[0020]本發(fā)明采用的化學(xué)氣相沉積設(shè)備制備氮氧化硅膜材料的操作條件中，所限定的數(shù)值包括任何在所述范圍內(nèi)的數(shù)值，例如，化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體的工作溫度可以為110°C、157°〇、218°〇、260°〇等，工作壓力可以為 1.2Pa、l.8Pa、2.2Pa、2.8Pa、3.2Pa、3.9Pa 等，功率可以為 220W、295W、362W、375W、387W、423W、450W 等，氣相沉積的時間可以為 18s、22s、28s、33s、35s、38s等，通入的含有SiH^氣體與O 2氣體的體積比可以為10、30、80、102等，通入的含有SiHj^氣體與NH3氣體的體積比可以為3.5,4.8,9.3、10.5等。
[0021]作為優(yōu)選，所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備為高密度等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備；優(yōu)選抽真空至 I X 1(Γ4-1 X l(T6Pa。
[0022]作為優(yōu)選，所述載氣和保護氣為惰性氣體，優(yōu)選為氖氣、氪氣、氮氣、氬氣中的I種或兩種的混合。
[0023]作為優(yōu)選，所述氣體的純度大于99%，優(yōu)選為大于99.99%。
[0024]優(yōu)選地，所述含有SiHjA氣體中SiH4A 1_10%，氬氣占90-99%，優(yōu)選為SiH4A5%，氬氣占95%。但是所述含有SiH4的氣體的總體純度仍應(yīng)大于99%。
[0025]作為優(yōu)選，所述襯底為P型摻雜單晶硅、N型摻雜單晶硅或金屬中的任意I種；任選地在上述襯底上制備一層均勻的金屬或非金屬薄膜作為實驗的襯底。
[0026]優(yōu)選地，所述P型摻雜單晶硅或N型摻雜單晶硅襯底進行如下預(yù)處理:用HF酸浸泡后用去離子水清洗，然后干燥。
[0027]優(yōu)選地，所述HF酸的質(zhì)量濃度為2-10%，例如3%、5%、7%、8.3%、9%等，進一步優(yōu)選為5 %。
[0028]優(yōu)選地，所述用HF酸浸泡的時間為0.5-10min，例如lmin、1.4min、3min、5min、7min、8.4min、9min 等，進一步優(yōu)選為 3min。
[0029]優(yōu)選地，所述金屬襯底進行如下預(yù)處理:用丙酮和異丙醇酸分別超聲清洗，然后干燥。
[0030]優(yōu)選地，所述超聲的時間為2min以上，優(yōu)選為5min。
[0031]作為優(yōu)選，氣相沉積設(shè)備腔體的工作溫度為230°C，工作壓力為2Pa，功率為362W ；所述氣相沉積的時間為22s ;所述含有SiHd^氣體與02氣體的體積比為100，所述含有SiH4的氣體與冊13氣體的體積比為4.7，所述含有SiH 4的氣體與氬氣的體積比為0.33。
[0032]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述制備方法包括如下步驟:
[0033](I)將襯底置于高密度等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體中，抽真空使背底真空度為 I Xl(T4-1XK)-6Pa,加熱襯底到 100-2600C ；
[0034](2)按1: (9-110)的體積比通入O2氣體和含有SiH 4的氣體作為反應(yīng)氣體，按I: (3-11)的體積比通入含有冊13的氣體和SiH4作為反應(yīng)氣體，通入氬氣作為載氣和保護氣體，調(diào)整工作氣壓為l-4Pa，功率為200-450W，進行化學(xué)氣相沉積15_40s ；
[0035](3)在保護性氣體的氣氛下，降至室溫，得到所述的超薄氮氧化硅膜材料。
[0036]作為優(yōu)選，步驟(3)所述的保護性氣體為惰性氣體；優(yōu)選為氬氣。
[0037]本發(fā)明的目的之三在于提供本發(fā)明所述的超薄氮氧化硅膜材料的用途，所述氮氧化硅膜材料作為絕緣層、保護膜或光學(xué)膜，可應(yīng)用于半導(dǎo)體、微波、光電子以及光學(xué)器件等領(lǐng)域。
[0038]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0039](I)本發(fā)明提供的氮氧化硅膜材料的厚度在8nm左右，且具有良好的均勻性，在四英寸基底范圍內(nèi)，薄膜不均勻性低于0.7% ;其較現(xiàn)有磁控濺射法和電子束蒸鍍法得到的氮氧化硅膜材料的均勻性有明顯提高；
[0040](2)本發(fā)明使用的襯底采用P(或N)型摻雜單晶硅、金屬或上述襯底上制備一層金屬或非金屬薄膜，可以在不同材料界面制備具有良好均勻性的，厚度為8nm左右的氮氧化硅膜材料；
[0041](3)本發(fā)明提供的具有良好均勻性超薄的硅化合物薄膜材料制備工藝簡單易行，具有極大的應(yīng)用潛力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1為本發(fā)明實施例1性能表征測試點厚度的分布圖。

【具體實施方式】
[0043]為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。
[0044]實施例1
[0045]一種氮氧化硅膜材料，通過如下方法制備得到:
[0046](1)以拋光的P型(100)摻雜單晶硅做襯底，并進行如下預(yù)處理:首先將所述襯底用5被％的HF酸浸泡3min，再用去離子水清洗，最后干燥其表面；
[0047](2)將步驟⑴獲得的預(yù)處理后的襯底放入高密度等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體中，并將沉積室抽真空，使背底真空度在lX10_5Pa左右，并加熱襯底到230°C ;
[0048](3)以純度均大于99.99%的含有5丨!14的氣、順3氣、02氣和41'2氣為氣源；其中，含有SiH4的氣、0 2氣、NH 3氣為反應(yīng)氣體，Ar 2氣為載氣和保護氣，供給的Ar 2氣、0 2氣、NH 3氣和含有SiH4的氣體氣流量分別為:400sccm、l.2sccm、26.8sccm、130.5sccm ;控制沉積室的工作氣壓為2Pa，功率為362W，進行化學(xué)氣相沉積22s ；
[0049](4)在Ar2氣氣氛下，降溫至室溫，獲得均勻性良好的，厚度為8nm左右的氮氧化硅膜材料；
[0050]性能表征:
[0051]將獲得的S1N膜材料進行光譜橢偏儀(設(shè)備型號為SE 850)測試，測試條件為:室溫，200?930nm波長范圍掃描，選取17個測試點，所述17個測試點的分布為1個中心點，8個半徑為r的圓周點，8個半徑為2r的圓周點，所述圓周點均勻分布于所在圓周上，其中，r的取值小于基片的最短邊長的1/4(圖1為測試點的示意圖)；測試結(jié)果如圖1所示；通過計算其不均勻性為0.7%。
[0052]實施例2
[0053]一種氮氧化硅膜材料，通過如下方法制備得到:
[0054](1)在拋光的P型(100)摻雜單晶硅片上制備200nm厚的Ti膜，并以此做為襯底，并進行如下預(yù)處理:首先用丙酮和異丙醇各超聲5min，再用去離子水清洗，最后干燥其表面；
[0055](2)將步驟⑴獲得的預(yù)處理后的襯底放入高密度等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體中，并將沉積室抽真空，使背底真空度在lX10_5Pa左右，并加熱襯底到150°C ;
[0056](3)以純度均大于99.99%的含有SiH4的氣、NH3氣、O2氣和Ar2氣為氣源；其中，含有SiH4的氣、O 2氣、NH 3氣為反應(yīng)氣體，Ar 2氣為載氣和保護氣，供給的Ar 2氣、O 2氣、NH 3氣和含有SiH4的氣體氣流量分別為:385sccm、4sccm、24sccm、130.5sccm ;控制沉積室的工作氣壓為3Pa，功率為328W，進行化學(xué)氣相沉積25s ；
[0057](4)在Ar2氣氣氛下，降溫至室溫，獲得均勻性良好的，厚度約為9nm的氮氧化硅膜材料；
[0058]將獲得的S1N膜材料進行光譜橢偏儀(設(shè)備型號為SE 850)測試，測試方法與實施例I的性能表征方法相同；過計算其不均勾性為0.68%。
[0059]實施例3
[0060]一種氮氧化硅膜材料，通過如下方法制備得到:
[0061](I)以拋光的藍(lán)寶石做襯底，并進行如下預(yù)處理:首先將所述襯底用丙酮和異丙醇各超聲5min，再用去離子水清洗，最后干燥其表面；
[0062](2)將步驟(I)獲得的預(yù)處理后的襯底放入高密度等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體中，并將沉積室抽真空，使背底真空度在lX10_6Pa左右，并加熱襯底到260°C ;
[0063](3)以純度均大于99.99%的含有SiH4的氣、NH3氣、O2氣和Ar2氣為氣源；其中，含有SiH4的氣、O 2氣、NH 3氣為反應(yīng)氣體，Ar 2氣為載氣和保護氣，供給的Ar 2氣、O 2氣、NH 3氣和含有SiH4的氣體氣流量分別為:450sccm、10.5sccm、17.5sccm、130.5sccm ;控制沉積室的工作氣壓為2.5Pa，功率為280W，進行化學(xué)氣相沉積30s，獲得一層厚度為1nm左右的的氮氧化硅薄膜；
[0064](4)在Ar2氣氣氛下，降溫至室溫，獲得均勻性良好的，厚度為8.5nm左右的氮氧化硅膜材料；
[0065]將獲得的氮氧化硅膜材料進行光譜橢偏儀(設(shè)備型號為SE 850)測試，測試方法與實施例1的性能表征方法相同；通過計算其不均勻性為0.65%。
[0066]實施例4
[0067]一種氮氧化硅膜材料，通過如下方法制備得到:
[0068](I)以拋光的藍(lán)寶石做襯底，并進行如下預(yù)處理:首先將所述襯底用丙酮和異丙醇各超聲2min，再用去離子水清洗，最后干燥其表面；
[0069](2)將步驟(I)獲得的預(yù)處理后的襯底放入高密度等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體中，并將沉積室抽真空，使背底真空度在lX10_6Pa左右，并加熱襯底到100°C ;
[0070](3)以純度均大于99.99%的含有SiH4的氣、NH3氣、O2氣和Ar2氣為氣源；其中，含有SiH4的氣、O 2氣、NH 3氣為反應(yīng)氣體，Ar 2氣為載氣和保護氣，供給的Ar 2氣、O 2氣、NH 3氣和含有SiHjtl氣體氣流量分別為:145sccm、14.5sccm、43.5sccm、130.5sccm ;控制沉積室的工作氣壓為4Pa，功率為200W，進行化學(xué)氣相沉積15s，獲得一層厚度為8nm左右的的氮氧化硅薄膜；
[0071](4)在Ar2氣氣氛下，降溫至室溫，獲得均勻性良好的，厚度為8nm左右的氮氧化硅膜材料；
[0072]將獲得的氮氧化硅膜材料進行光譜橢偏儀(設(shè)備型號為SE 850)測試，測試方法與實施例1的性能表征方法相同；通過計算其不均勻性為0.62%。
[0073]實施例5
[0074]一種氮氧化硅膜材料，通過如下方法制備得到:
[0075](1)以拋光的P型(100)摻雜單晶硅做襯底，并進行如下預(yù)處理:首先將所述襯底用2被％的HF酸浸泡lOmin，再用去離子水清洗，最后干燥其表面；
[0076](2)將步驟(1)獲得的預(yù)處理后的襯底放入高密度等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體中，并將沉積室抽真空，使背底真空度在lX10_4Pa左右，并加熱襯底到150°C ;
[0077](3)以純度均大于99.99%的含有5丨!14的氣、順3氣、02氣和41'2氣為氣源；其中，含有SiH4的氣、0 2氣、NH 3氣為反應(yīng)氣體，Ar 2氣為載氣和保護氣，供給的Ar 2氣、0 2氣、NH 3氣和含有SiH4的氣體氣流量分別為:1305sccm、2.6sccm、13.lsccm、130.5sccm ;控制沉積室的工作氣壓為IPa，功率為450W，進行化學(xué)氣相沉積40s ；
[0078](4)在Ar2氣氣氛下，降溫至室溫，獲得均勻性良好的，厚度為8nm左右的氮氧化硅膜材料；
[0079]將獲得的氮氧化硅膜材料進行光譜橢偏儀(設(shè)備型號為SE 850)測試，測試方法與實施例1的性能表征方法相同；通過計算其不均勻性為0.66%。
[0080] 申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種超薄氮氧化娃膜材料，其特征在于，所述氮氧化娃膜材料的厚度為6-9nm ;且在四英寸基底范圍內(nèi)，薄膜不均勻性低于0.7% ； 其中，所述不均勻性的計算方法為:薄膜不均勻性=(最大值-最小值)/(平均值X2)X 100%，四英寸基底范圍內(nèi)，所測不同點數(shù)不少于10個，優(yōu)選不少于17個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄氮氧化硅膜材料，其特征在于，所述超薄氮氧化硅膜材料的組分為S1xNY，其中0〈x〈2，0〈Y〈2。
3.一種權(quán)利要求1或2所述的超薄氮氧化硅膜材料的制備方法，包括如下步驟: 將襯底置于化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體中，通入ΝΗ3、02和含有SiHd^氣體作為反應(yīng)氣體，通入載體和保護氣體，進行氣相沉積，獲得氮氧化硅膜材料； 其中，所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體的工作溫度為100-260°C，工作壓力為l-4Pa，功率為 200-450W ； 其中，所述氣相沉積的時間為15-40s ;所述含有SiHj^氣體與02氣體的體積比為9-110，所述含有SiHj^氣體與冊13氣體的體積比為3-11，所述含有SiH4的氣體與載體和保護氣體的體積比為0.1-1。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備為高密度等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備；優(yōu)選抽真空至1 X 10_4-1 X 10_6Pa ; 優(yōu)選地，所述載氣和保護氣為惰性氣體，優(yōu)選為氖氣、氪氣、氮氣、氬氣中的1種或兩種的混合； 優(yōu)選地，所述氣體的純度大于99%，優(yōu)選為大于99.99% ; 優(yōu)選地，所述含有SiHjA氣體中SiH 4占1-10 %，氬氣占90-99 %，優(yōu)選為SiH 4占5 %，氬氣占95%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的制備方法，其特征在于，所述襯底為P型摻雜單晶硅、N型摻雜單晶硅或金屬中的任意1種；任選地在上述襯底上制備金屬或非金屬薄膜作為實驗的襯底。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述P型摻雜單晶硅或N型摻雜單晶硅襯底進行如下預(yù)處理:用HF酸浸泡后用去離子水清洗，然后干燥； 優(yōu)選地，所述HF酸的質(zhì)量濃度為2-10 %，優(yōu)選為5 %。 優(yōu)選地，所述用HF酸浸泡的時間為0.5-10min，優(yōu)選為3min。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述金屬襯底進行如下預(yù)處理:用丙酮和異丙醇酸分別超聲清洗，然后干燥； 優(yōu)選地，所述超聲的時間為2min以上，優(yōu)選為5min。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-7任一項所述的制備方法，其特征在于，化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體的工作溫度為230°C，工作壓力為2Pa，功率為362W ;所述氣相沉積的時間為22s ;所述含有SiH^氣體與02氣體的體積比為100，所述含有SiH 4的氣體與順3氣體的體積比為4.7，所述含有SiH4的氣體與氬氣的體積比為0.33。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將襯底置于高密度等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體中，抽真空使背底真空度為 1 X 10_4-1 X 10_6Pa，加熱襯底到 100-260°C ； (2)按1:(9-110)的體積比通入02氣體和含有SiH^作為反應(yīng)氣體，按1: (3-11)的體積比通入NH3氣體和含有SiHd^作為反應(yīng)氣體，通入氬氣作為載氣和保護氣體，調(diào)整工作氣壓為l-4Pa，功率為200-450W，進行化學(xué)氣相沉積15_40s ； (3)在保護性氣體的氣氛下，降至室溫，得到所述的超薄氮氧化硅膜材料； 優(yōu)選地，步驟(3)所述的保護性氣體為惰性氣體；優(yōu)選為氬氣。
10.一種權(quán)利要求1或2所述的超薄氮氧化硅膜材料的用途，其特征在于，所述氮氧化硅膜材料作為絕緣層、保護膜或光學(xué)膜，應(yīng)用于半導(dǎo)體、微波、光電子或光學(xué)器件領(lǐng)域。
【文檔編號】C23C16/30GK104498895SQ201410811923
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月23日
【發(fā)明者】宋志偉, 褚衛(wèi)國 申請人:國家納米科學(xué)中心