基片温度对高质量氮化硅薄膜性能的影响开题报告

1. 研究目的与意义

背景：随着功率半导体器件的不断发展，要求制备的薄膜品种不断增加，同时对薄膜的性能要求也日益提高，薄膜制备新的方法和工艺不断呈现，并日趋成熟。开发研制高频、高功率、耐高压等新型半导体器件成为日益紧迫的问题，目前，半导体行业中常用的si0₂材料由于本身条件的限制，难以达到上述指标的要求。而半导体材料氮化硅（sin）在性能上具有其本身的特点，相比于传统的二氧化硅材料，sin有着显著的优点，如热稳定性、折射率和介电常数均比氧化硅的高。在半导体制作过程中，氮化硅可以作为在单晶硅上的介电层材料，在强电场或高的工作温度下, sin更加稳定。所以氮化硅被广泛应用于光电子工业，太阳能电池，半导体领域，微电子行业以及航天航空等领域。因此，探索制备高质量sin薄膜成为十分有意义的课题。

目的：采用等离子体增强化学气相沉积法(pecvd)在单晶硅基片上制备氮化硅薄膜，研究不同基片温度对氮化硅薄膜厚度、表面结构、光学折射率和介电常数等性能的影响。掌握数据处理和分析的软件。

意义：氮化硅薄膜由于优异的性能被广泛应用于半导体等领域，探索基片温度对少数载流子寿命以及光学折射率影响对提升氮化硅薄膜质量有重要的积极作用。

2. 研究内容和预期目标

研究内容

通过本科所学知识及查阅文献资料，了解氮化硅薄膜的制备、薄膜性能测试和物理机理。沉积温度对薄膜少数载流子寿命变化具有明显的影响，高的沉积温度会降低材料的少子寿命，而低温下相对少数载流子寿命变化较高，具有较好的钝化效果。本实验提出采用等离子体增强化学气相沉积方法制备氮化硅薄膜，气体源是sih4和nh3，我们重点研究在sih4和nh3气体流量比一定和基片温度在200~400度之间时，不同基片温度对沉积氮化硅薄膜性能指标的影响，如薄膜厚度，表面结构，光学折射率等。学习薄膜制备、性能表征和数据分析方法，通过实验数据的系统分析，提出优化的沉积温度对sin薄膜性能指标提高的物理机制。

预期目标

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

在前期对等离子体增强化学气相沉积法制备氮化硅研究的基础上，提出如下方法：

1、nh₃和sih₄气体之比为40:8的情况下，在不同基片温度时沉积氮化硅薄膜，基片温度在200~400度之间，制备氮化硅薄膜。

4. 参考文献

[1] xiaofei liu, litong zhang, “thermodynamic calculations on the chemical vapor deposition of si–c–nfromthesicl4–nh3–c3h6–h2–ar system”, ceramics international 2013, 39, 3971–3977.

[2] hongli du, wei zhang, yan li, “effects of growth parameters on the yield and morphology of si3n4 microcoils prepared by chemical vapor deposition” materials research bulletin, 2014, 50, 57–62.

[3] kenji shiojima, hisashi wakayama, “high-temperature isothermal capacitance transient spectroscopy study on sin deposition damages for low-mg-doped p-gan schottky diodes”, thin solid films, 2014, 557, 268–271

5. 计划与进度安排

1、第七学期4—9周：毕业论文命题，布置任务，教师命题；

2、10—11周：毕业论文课题申报、审题，指导教师填写毕业论文题目申报表，经系部和学院审核，进行毕业论文题目申报；

3、14—17周：学生网上选题，学生网上选题，视学生选题情况作适当调整。选题结束，指导老师向学生下达任务，学生根据要求收集资料；