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脉冲激光沉积论文：脉冲激光沉积氮化硅薄膜的工艺研究【中文摘要】氮化硅薄膜是一种具有十分优良的物理化学性质的介质膜,具有优良的化学稳定性,高电阻率,良好的绝缘性和光学性能,广泛地应用于半导体器件、微电子工业、光电子工业和太阳能电池等方面。目前,氮化硅薄膜的制备方法主要有低压化学气相沉积(LPCVD)、脉冲激光沉积(PLD)、磁控溅射、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等。脉冲激光沉积(PLD)是近些年来发展起来的先进的薄膜制备技术,与其他方法相比,脉冲激光沉积具有沉积温度低、工艺参数方便调节、污染小、沉积速率相对较高且易制备成分复杂的薄膜等优点,因此,PLD可在较低温度下沉积性能良好的氮化硅薄膜。本论文利用脉冲激光沉积技术,以高纯α-Si3N4为靶材,在不同的氮气压力、基片温度以及脉冲能量下,在p型单晶Si(100)基片上沉积氮化硅薄膜,然后在15Pa高纯N2中于600℃下对沉积的薄膜进行退火处理,用X射线衍射(XRD)对薄膜的结晶质量进行了分析,用扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的表面形貌进行了表征,利用椭偏膜厚仪对薄膜的膜厚和折射率进行了测试,讨论了氮气压力、基片温度、脉冲能量、退火等条件对PLD制备氮化硅薄膜的影响。实验结果表明,利用PLD...【英文摘要】Siliconnitridethinfilmswerewidelyusedinthesemiconductordevices、microelectronicindustry,optoelectronicsindustryandsolarcellsfortheirexcellentchemicalstability,isolationandopticsproperty.Siliconnitridethinfilmscanbepreparedbylowpressurechemicalvapordeposition(LPCVD),pulsedlaserdeposition(PLD),magnetronsputtering,plasma-enhancedchemicalvapordeposition(PECVD)andsoon.Pulsedlaserdepositionisanewlydevelopedfilm-growthtechniquewhichcaneasilyfabric...【关键词】脉冲激光沉积氮化硅薄膜折射率工艺【英文关键词】Pulsedlaserdepositionsiliconnitridefilmsrefractiveindexprocess【目录】脉冲激光沉积氮化硅薄膜的工艺研究摘要4-5Abstract5第1章绪论8-161.1氮化硅薄膜的性质及应用8-111.1.1氮化硅的晶体结构8-91.1.2氮化硅薄膜的基本特性91.1.3氮化硅薄膜材料的应用9-111.2氮化硅薄膜的制备方法11-151.2.1直接氮化法111.2.2物理气相沉积11-131.2.3化学气相沉积13-151.3本课题的研究目的及研究内容15-16第2章PLD技术的原理及研究现状16-242.1PLD的发展历程及研究现状162.2PLD技术的基本原理16-212.2.1激光与靶材相互作用17-182.2.2等离子体的定向局部等温绝热膨胀18-192.2.3等离子体与基片相互作用成膜19-212.3PLD技术的优缺点21-222.4PLD技术的应用22-242.4.1高温超导薄膜222.4.2金刚石和类金刚石薄膜222.4.3半导体薄膜22-232.4.4铁电薄膜23-24第3章实验方案及表征手段24-343.1实验仪器及设备24-263.2实验原料准备26-273.2.1靶材26-273.2.2基片选择及预处理273.3实验参数选择27-293.3.1氮气分压27-283.3.2基片温度283.3.3脉冲能量283.3.4退火处理28-293.4实验工艺流程29-303.5实验表征手段30-343.5.1X射线衍射分析(XRD)——结构分析30-313.5.2扫描电子显微镜(SEM)——形貌分析31-323.5.3椭偏光谱仪——膜厚及折射率分析32-34第4章实验结果分析34-514.1氮化硅薄膜生长机理研究34-354.1.1气相粒子的吸附34-354.1.2核的生成与长大354.1.3岛的形成与结合354.2各工艺参数对氮化硅薄膜性能的影响35-514.2.1氮气分压对氮化硅薄膜性能的影响35-394.2.2基片温度对氮化硅薄膜性能的影响39-434.2.3脉冲能量对氮化硅薄膜性能的影响43-474.2.4退火处理对氮化硅薄膜性能的影响47-51第5章结论51-52参考文献52-56致谢56