[發(fā)明專利]一種氮氧化硅膜材料及其制備方法和用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410811907.6
• 申請(qǐng)日: 2014-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN104532207A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋志偉;褚衛(wèi)國
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國家納米科學(xué)中心
• 主分類號(hào): C23C16/30
• 分類號(hào): C23C16/30;C23C16/513
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯桂麗

1.一種氮氧化硅膜材料，其特征在于，所述氮氧化硅膜材料的厚度為95.5-97.5nm；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(jì)算方法為：薄膜不均勻性＝(最大值-最小值)/(平均值×2)×100％，四英寸基底范圍內(nèi)，所測(cè)不同點(diǎn)數(shù)不少于10個(gè)，優(yōu)選不少于17個(gè)。

2.如權(quán)利要求1所述的氮氧化硅膜材料，其特征在于，所述氮氧化硅膜材料的組分為SiO_xN_Y，其中0<x<2，0<Y<2。

3.一種權(quán)利要求1或2所述的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(hù)氣體，進(jìn)行氣相沉積，獲得氮氧化硅膜材料；

其中，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200-480W；

其中，所述氣相沉積的時(shí)間為4-6min，所述含有SiH₄的氣體與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的氣體與氬氣的體積比為0.5-2。

4.如權(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(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備；優(yōu)選抽真空至1×10^-4-1×10^-6Pa；

優(yōu)選地，所述載氣和保護(hù)氣為惰性氣體，優(yōu)選為氖氣、氪氣、氮?dú)狻鍤庵械?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SiH₄的氣體中SiH₄占1-10％，氬氣占90-99％，優(yōu)選為SiH₄占5％，氬氣占95％。

5.如權(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(shí)驗(yàn)的襯底。

6.如權(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、N型摻雜單晶硅襯底進(jìn)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(shí)間為0.5-10min，優(yōu)選為3min。

7.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述金屬襯底進(jìn)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(shí)間為2min以上，優(yōu)選為5min。

8.如權(quán)利要求3-7之一所述的制備方法，其特征在于，所述氣相沉積設(shè)備腔體的工作溫度為230℃，工作壓力為2Pa，功率為375W；所述氣相沉積的時(shí)間為5min；所述含有SiH₄的氣體與O₂氣體的體積比為100，所述含有SiH₄的氣體與NH₃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1.0。

9.如權(quán)利要求3-8之一所述的制備方法，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(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體中，抽真空使背底真空度為1×10^-4-1×10^-6Pa，加熱襯底到100-260℃；

(2)按1:(9-110)的體積比通入O₂氣體和含有SiH₄的氣體作為反應(yīng)氣體，按1:(3-11)的體積比通入NH₃氣體和含有SiH₄的氣體作為反應(yīng)氣體，通入氬氣作為載氣和保護(hù)氣體，調(diào)整工作氣壓為1-4Pa，功率為200-480W，進(jìn)行化學(xué)氣相沉積4-6min；

(3)在保護(hù)性氣體的氣氛下，降至室溫，得到所述的氮氧化硅膜材料。

優(yōu)選地，步驟3)所述的保護(hù)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(hù)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。