Нитрид кремния, химически осаждаемый при температуре в интервале 700…900°С, представляет собой аморфный диэлектрик, содержащий до 8% водорода. Атомы водорода в пленке нитрида образуют связи, как с атомами азота, так и с атомами кремния. Количество связанного водорода зависит от температуры осаждения и от соотношения реагентов в газовой фазе. Большая концентрация водорода в пленках наблюдается при низкой температуре осаждения и при более высокой концентрации аммиака в парогазовой смеси. Нитрид кремния, осаждаемый при низких значениях отношения концентраций аммиак к дихлорсилану в газовой фазе, содержит повышенную концентрацию атомов кремния, что ухудшает диэлектрические свойства пленок.
В Таблице 10.4 представлены основные свойства покрытия SN4, полученных из парогазовых смесей и способом плазмохимического осаждения.
Основные свойства покрытия SbN4
Таблица 10.4.
Способ осаждения. | Осаждение из парогазовой смеси при пониженном давлении. | Плазмохимическое осаждение. |
Температура, °С. | 700…800. | 250…350. |
Состав. | SijN4(H). | SiNxHv |
Соотношение Si/H. | 0,75. | 0,8…1,2. |
Содержание Н, ат.% | 4…8. | 20…25. |
Коэффициент преломления. | 2,01. | 1,8…2,5. |
Плотность, г/см1 | 2,9…3,1. | 2,4…2,8. |
Диэлектрическая постоянная, е. | 6…7. | 6…9. |
Удельное сопротивление, Олссм | ю'6 | МО6…МО15 |
Электрическая прочность, 106 В/см | | |
Ширина запрещенной зоны, эВ | | 4…5. |
Упругие напряжения, ГПа | | От 20. - (сжимающих) до 50
- (растягивающих)
|
Коэффициент преломления нитрида кремния составляет 2,01. Скорость его травления в разбавленных растворах плавиковой кислоты — менее 1 нм/мин. Оба этих параметра используется для определения качества осаждаемых пленок. Высокий коэффициент преломления указывает на присутствие в пленке избыточных атомов кремния, а низкий с наличием примесей кислорода. Наличие кислорода вызывает также увеличение скорости ее травления. В пленках нитрида кремния присутствуют очень высокие растягивающие напряжения — порядка 100 ГПа. Поэтому пленки нитрида кремния толщиной более 200 нм иногда растрескиваются.
Удельное электрическое сопротивление пленок нитрида кремния при комнатной температуре составляет — 1016 Ом-см. Их электрическая проводимость зависит от температуры осаждения, соотношения реагентов в газовой фазе, количество водорода в пленке и наличия примесей кислорода.
Нитрид кремния представляет собой надежное препятствие для диффузии ионов натрия.
