影响

　　从表

1 中可以看出,低频氮化硅薄膜应力方向为压应力 ,在实验选取的功率范围内为

1000MPa 左 右 ; 高 频 氮 化 硅 薄 膜 应 力 方 向 为 张 应 力 方 向 , 在 实 验 选 取 的 功 率 范 围 内 为
500~600MPa;等时间比的混频氮化硅应力方向为压应力,应力值小于低频氮化硅的应力值。同
时可以看出

,低频条件下氮化硅薄膜的淀积速率大(2 倍多)于高频条件的淀积速率,而混频条

件下的淀积速率则是介于二者之间。

　　这种现象可以用

PECVD 工艺中射频频率对反应气体的离化程度来解释。在低频条件下,

反应气体的离化程度较高

,等离子体密度较大,在淀积反应过程中比较容易减少氢元素的掺入,

使薄膜变得致密

,因此会产生较大的压应力,而较高等离子体密度也会产生较快的淀积速率;

而在高频条件下

,反应气体的离化程度远低于低频条件时,因此等离子体密度较低,在淀积反

应中引入较多的氢元素

,这种含氢较高的比较疏松的结构所带来的就是薄膜的张应力。混频

氮化硅薄膜的性质介于二者之间

,可以视为低频氮化硅和高频氮化硅二者的叠加,而从表 1 中

看出高频氮化硅淀积速率远低于低频氮化硅淀积速率

,在相同时间比的情况下,薄膜中将更多

的含有低频淀积成分

,而在同一功率条件下,低频氮化硅压应力的绝对值又大于高频氮化硅张

应力的绝对值

,所以在相同时间比条件下的混频氮化硅薄膜中,低频成分引入的压应力应占主

要作用

,使薄膜呈现出压应力性质。

2.1.2 射频功率对薄膜应力的影响

　　表

1 中的测量数据整理后如图 1 所示。

　　低频条件下氮
化硅薄膜应力为压
应 力

, 高 频 条 件 下

为 张 应 力

, 其 大 小

均随 功率的增大而
减 小。 其 中在气体
流 量

, 压 强 和 温 度

等 其他 条件 均 相同
时

, 低 频 压 应 力 的

绝对 值 明 显 大于高
频张应力的绝对值

,

其比值约为

2。

　　对于低频氮化硅

,在功率较小时,等离子体密度有限,发生化学反应的原子有足够的时间

有序的排列形成氮化硅薄膜

,这种薄膜是十分致密的;随着功率的增大,等离子体密度随之增

大

,发生表面淀积反应的分子快速增加,原子将没有足够的时间进行排列,而是无序地淀积形

成薄膜

,因此薄膜致密性降低,压应力随之减小。

　　同样对于富氢的高频氮化硅薄膜

,随功率增大的等离子体密度将导致分子无序化排列,而