用于微测辐射热计氮化硅薄膜特性与结构研究

氮化硅(SiNx∶H)薄膜通常用作微测辐射热计焦平面阵列的支撑层、绝缘或隔热层。通过射频等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制备了富硅型(0.80≤x≤1.16)氮化硅薄膜,利用X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外透射光谱(FTIR)分析了薄膜的微观结构。发现薄膜内部保存了Si3N4基本结构单元,除此之外,波数位于790,820和950 cm-1的Si-N键的伸缩振动峰分别对应为Si3-Si-N,N2-Si-H2,及H-Si-N3结构单元;运用曲率方法测量了不同硅烷(SiH4)流量条件下制备的氮化硅薄膜样品的残余应力,发现薄膜应力一般表现为张应力,但随着硅烷流量的增大,薄膜的张应力减小。理论分析发现,H-Si-N3结构单元使薄膜呈现张应力,而Si3-Si-N结构单元以及Si-Si键相对地表现为压应力。因此,通过优化制备工艺,获取理想的薄膜微观结构,能更理性地调控薄膜的残余应力。