硅片氮氣直接氮化的動力學(xué)和機(jī)理研究.pdf

1、該文首先綜述了氮化硅的基本情況,詳細(xì)敘述了薄膜氮化硅的研究現(xiàn)狀、應(yīng)用、制備方法和組織結(jié)構(gòu)等方面的內(nèi)容,力求對氮化硅有一個全面的認(rèn)識.通過硅片在800℃到1200℃各個溫度和各種氮氣氣氛下的氮化處理的實驗結(jié)果,報道了不同與其他研究才的氮化條件,硅片在氮氣保護(hù)的熱處理中的氮化條件為:高于1100℃的溫度和高純氮的氣氛條件,同時對該氮化硅薄膜進(jìn)行了金相顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子譜(XPS)、X射線能譜儀(

2、EDX)和抗氧化性等測試和分析.為研究硅片氮化動力學(xué),在1100℃和1200℃的溫度下制備了從5分鐘到4小時的各個氮化時間的樣品,并采用了不同晶面取向的硅片和不同的硅片放置位置,用Filmetrics公司生產(chǎn)的F20型膜厚測量儀測得各個樣品的厚度,得到了實際的氮化動力學(xué)曲線和氮化薄膜的最終膜厚約為50納米,氮氣曲線較好地符合了氣固反應(yīng)類型的動力學(xué)曲線.并得到氮化與硅片晶面類型無關(guān)和最終膜厚與擺放位置無關(guān)的結(jié)論.最后從宏觀和微觀角度建立氮

3、化的數(shù)學(xué)方程來分析討論氮化過程.同時該文用物理化學(xué)的原理討論了硅片氮氣直接氮化的熱力學(xué)方程、氮化條件的理論根據(jù)和原子的自擴(kuò)散,從理論上證明隨溫度升高氮化加劇,氣氛純度越高氮化越容易的結(jié)論.從并分析了氮氣和硅反應(yīng)各個階段的反應(yīng)過程和機(jī)理,得到了氮氣不可能直接分解為氮原子,而是通過化學(xué)吸附來實現(xiàn)的結(jié)論.該文最后研究了二氧化硅薄膜的氮氣直接氮化,得到了二氧化硅氮氣直接氮化的氮化條件:高于1100℃的溫度和高純氮的氣氛條件.并用EDX和光學(xué)顯微