Получение с помощью характеристик магнетронного разряда слоев нитрида кремния стехиометрического состава и с пересыщением по кремнию

Об авторах:

Журавский Дмитрий Валерьевич, заведующий лабораторией пучково-плазменных технологий Научно-образовательного центра «Нанотехнологии» Тюменского государственного университета
Ласкин Геннадий Павлович, заведующий лабораторией электронной и зондовой микроскопии Научно-образовательного центра «Нанотехнологии» Тюменского государственного университета
Мисиюк Кирилл Валерьевич, лаборант лаборатории пучково-плазменных технологий Научно-образовательного центра «Нанотехнологии» Тюменского государственного университета
Удовиченко Сергей Юрьевич, доктор физико-математических наук, профессор кафедры прикладной и технической физики, Школа естественных наук, Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия; научный руководитель лаборатории мемристорных материалов, Центр природовдохновленного инжиниринга, Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия; udotgu@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-3583-7081

Аннотация:

Для разработки эффективного источника света на кремнии магнетронным методом осаждения получены слои нитрида кремния толщиной 30-100 нм, контролируемого состава и c пониженным электросопротивлением. Найдены условия горения магнетронного разряда, при которых были получены образцы слоев нитрида кремния стехиометрического состава SiN1.33; образцы SiN с пересыщением по кремнию около 7-10% и образцы SiN1.2 с пересыщением по кремнию 2-3%. Выбор в пользу магнетронного осаждения слоев нитрида кремния по сравнению с альтернативным методом химического осаждения из газовой фазы сделан потому, что первый способ дает более однородное распределение элементов по толщине слоя. Контроль элементного состава получаемых слоев нитрида кремния проводился методом измерения характеристик магнетронного разряда. Показано, что по величине напряжения разряда при постоянном давлении азота можно контролировать требуемую степень пересыщения кремния в слое. Используемый метод контроля точнее, чем метод спектрального анализа оптического излучения разрядной плазмы магнетрона. Во втором методе контроля недостаточная точность измерения обусловлена низкой интенсивностью линий азота и кремния в рабочем интервале давления азота.

Список литературы:

1. Tong, J. F., Hsiao, H. L., Hwang, H. L. Adjustable emissions from silicon-rich oxide films prepared by plasma-enhanced chemical-vapor deposition // Appl. Phys. Lett. 1999. Vol. 74.

P. 2316.

2. Zhou, X.D., Ren, F., Xiao, X.H., Cai, G.X., Jiang, C.Z. Influence of annealing temperatures and time on the photoluminescence properties of Si nanocrystals embedded in SiO2 // Nuclear Instruments and Methods in Physical Research. B. 2009. Vol. 267. P. 3437.

3. Photopoulos, P., Nassiopoulou, A. G. Room– and low–temperature voltage tunable electroluminescence from a single layer of silicon quantum dots in between two thin SiO2 layers // Appl. Phys. Lett. 2000. Vol. 77. P. 1816.

4. Franzo, G., Irrera, A., Moreira, C., Miritello, M., Iacona, F., Sanfilippo, D., Di Stefano, G., Fallica, P.G., Priolo, F. Electroluminescence of silicon nanocrystals in MOS structures // Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2002. Vol.74. №1. P. 1-5.

5. Данилин Б.С. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок. М.: Энергоатомиздат, 1989. 328 с.

6. Берлин Е.В., Двинин С.А., Сейдман Л.А. Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких пленок. М: Техносфера. 2007. 93 c.

7. Сейдман Л.А. Механизм роста пленок нитрида кремния при реактивном магнетронном распылении // Электронная техника. 1985. Сер. 2. № 5 (178). С. 44-47.

8. Колесов Е.И., Сейдман Л.А. Способ плазменного реактивного нанесения пленок в вакууме // Авторское свидетельство № 1163656 от 15.07.1994.

9. Сейдман Л.А. Получение пленок нитрида кремния реактивным распылением на постоянном токе // Электронная промышленность. 1984. №4 (132). С.15-20.

10. Костин Е.Г., Демчишин А.В. Осаждение пленок Ti N и Ti O2

 в обращенном цилиндрическом магнетроне методом реактивного распыления // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2008. №4. С. 47-51.