量化氢含量在氮化硅介电薄膜在硅晶片上

硅晶圆处理通过添加介质电影,这主要是利用隔离电路和提供机械和化学保护装置。这些电影也作为屏蔽材料在晶圆。亚博网站下载

各种膜基质,但borophosphosilicate玻璃和氮化硅(Si₃N₄)是两个最常见的例子。氮化硅薄膜跨多个应用领域持有相当大的科学兴趣。¹

除了电子产品制造所需的属性之外,他们还提供优秀的光学、机械和热性能,这意味着他们可以使用在太阳能电池的应用程序作为增透和钝化涂层。¹

图片来源:伤风/戴夫·韦弗

使用各种沉积技术,创建了电影的影响氮化硅的质量。这个过程可以通过硅烷在电影中引入氢和氨反应物。高氢含量会影响电影的属性和性能。此外,氮化硅薄膜的光学性质依赖于ammonia-to-silane比率。

红外光谱傅里叶变换红外光谱学是广泛用于电子和太阳能行业来确定材料的化学性质。本文概述了红外光谱方法测量和计算Si nh和硅含量₃N₄电影。

实验

红外光谱测量可以在硅片上进行各种应用程序,允许测量传输或反射模式。

执行的分析是通过研究氮化硅薄膜在硅晶圆传输。MappIR系统内的晶片放置在PerkinElmer频谱3^™红外光谱谱仪,如图1所示。

测量设置由PerkinElmer频谱3红外光谱分光计结合派克MappIR(或Mapp300)晶片夹和光学系统,完整的自动化软件。这个系统可以检查晶片大小从2到8英寸(MappIR)或12英寸(Mapp300)的传输和反射模式。

通过自动化软件、无缝和无人值守晶圆映射是可实现的,允许数据收集从整个晶片安排根据预先确定的或用户定义的映射。数据收集是紧随其后的是计算基于指定的分析方法。

光谱采集传输模式为8英寸直径硅片涂有一层氮化硅薄膜的光谱分辨率4厘米¹。数据收集过程发生在一段时间内的四个扫描。

图2显示了光谱的裸晶片,晶片涂上一层薄薄的Si₃N₄介质膜层。这两个光谱之间存在明显差异,突出不同的光谱波段归因于Si-H和h 2170厘米¹和3350厘米¹分别如图3所示。

本文采用的计算方法是基于Lanford和兰德方法。²峰面积计算中加入合适的基线区域有效地补偿光谱基线效应。

图1所示。3红外光谱谱MappIR系统。图片来源:PerkinElmer

图2。光谱的裸硅片(蓝色)和硅晶片₃N₄电影(红色)。图片来源:PerkinElmer

图3。光谱范围用于Si-H和h浓度计算。图片来源:PerkinElmer

计算

纸”的计算方法尿烷氢含量的等离子体沉积氮化硅,Lanford和兰德概括如下。²

Si-H债券/厘米³Si-H = K1 x(峰面积)/厚度

氮氢键的数量/厘米³= K2 x (h)的峰面积/厚度

K1 = 1.36 x 10在哪里¹⁷和K2 = 1.904 x 10¹⁷

从文学K1和K2值。²K2 / K1 = 1.4,占Si-H相对吸收系数和h

Si-H % = (Si-H原子)/((胶片密度3.035 x 10²²)+ (Si-H原子)+ (- h原子)]

- h % = (h原子)/((胶片密度3.035 x 10²²)+ (Si-H原子)+ (- h原子)]

膜厚度8500

• Si-H债券/厘米³Si-H = K1 x(峰面积)/厚度= 1.5744 x 10²²债券/厘米³
• 氮氢键/厘米³h = K2 x(峰面积)/厚度= 0.4883 x 10²²债券/厘米³
• Si-H % = (Si-H原子)/((胶片密度3.035 x 10²²)+ (Si-H原子)+ (- h原子))= 1.5744 x 10²²/ ((2 x 3.035 x 10²²)+ 1.5744 x 10²²+ 0.4883 x 10²²)= 19.36%
• - h % = (h原子)/((胶片密度3.035 x 10²²)+ (Si-H原子)+ (- h原子))= 0.4883 x 10²²/ ((2 x 3.035 x 10²²)+ 1.5744 x 10²²+ 0.4883 x 10²²)= 6.00%

结论

使用MappIR系统,红外光谱已经被证明是一个快速、简单的方法来确定氮化硅薄膜中的氢含量。

这种技术可以应用的相关研究中薄膜沉积过程,促进增强电影特征最优利用半导体或太阳能电池应用程序。

引用

1. 阿兰·e·2020 ECS j .固态Sci Kaloyeros et al。抛光工艺。063006 9。
2. 威廉Lanford, M J兰德,应用物理学报,体积49岁,1978年,页2473 - 2477。

这些信息已经采购,审核并改编自PerkinElmer提供的材料。亚博网站下载

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