反应条件对氮_碳_氧_化硅薄膜性能的影响

刻蚀简介.txt遇事潇洒一点，看世糊涂一点。

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爱情这东西，没得到可能是缺憾，不表白就会有遗憾，可是如果自不量力，就只能抱憾了。

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等离子刻蚀简介自 1970 年代以来组件制造首先开始采用等离子刻蚀技术，对于等离子化学新的了解与认知也就蕴育而生。

在现今的集成电路制造过程中，必须精确的控制各种材料尺寸至次微米大小且具有极高的再制性，而由于等离子刻蚀是现今技术中唯一能极有效率地将此工作在高良率下完成，因此等离子刻蚀便成为集成电路制造过程中的主要技术之一。

等离子刻蚀主要应用于集成电路制程中线路图案的定义，通常需搭配光刻胶的使用及微影技术，其中包括了1) 氮化硅(Nitride)蚀刻：应用于定义主动区；2) 多晶硅化物/多晶硅(Polycide/Poly)刻蚀：应用于定义栅极宽度/长度；3) 多晶硅(Poly)刻蚀：应用于定义多晶硅电容及负载用之多晶硅；4) 间隙壁(Spacer)刻蚀：应用于定义 LDD 宽度；5) 接触窗(Contact) 及引线孔(Via)刻蚀：应用于定义接触窗及引线孔的尺寸大小；6) 钨回刻蚀(Etch Back)：应用于钨栓塞(W-Plug)的形成；7) 涂布玻璃(SOG)回刻蚀：应用于平坦化制程；8) 金属刻蚀：应用于定义金属线宽及线长；接脚(Bonding Pad)刻蚀等。

9) 影响等离子刻蚀特性好坏的因素包括了：1) 等离子刻蚀系统的型态；2) 等离子刻蚀的参数；3) 前制程相关参数，如光刻胶、待刻蚀薄膜的沉积参数条件、待刻蚀薄膜下层薄膜的型态及表面的平整度等。

何谓等离子体?基本上等离子体是由部份解离的气体及等量的带正、负电荷粒子所组成，其中所含的气体具高度的活性，它是利用外加电场的驱动而形成，并且会产生辉光放电(Glow Discharge) 现象。

氮化硅材料的制备与优化氮化硅是一种先进的材料，具有高温、高硬度、高耐磨、高化学稳定性等优良性能，被广泛应用于半导体、能源、照明、航空航天等领域。

氮化硅材料的制备与优化是实现其广泛应用的必要步骤。

一、氮化硅材料的制备方法1.氮化硅粉末制备法氮化硅粉末是制备氮化硅陶瓷的最基础材料。

目前制备氮化硅粉末的方法主要有两种：气相法和固相法。

气相法是将硅源和氨气混合，在高温下反应生成氮化硅粉末。

但气相法制备的氮化硅粉末成本高，难以控制粒径分布，通常用于制备高纯度、细颗粒的氮化硅粉末。

固相法是将硅和氨在高温下进行固相反应，生成氮化硅粉末。

这种方法简单易行，材料成本低，但是氮化硅粉末的纯度和晶相受到限制。

2.氮化硅制备法除了粉末制备法，氮化硅还可以通过其他方式进行制备，如反应烧结法、热压法、等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）、离子束沉积法（IBAD）等。

* 反应烧结法：将氮化硅粉末与其他添加剂混合后，在高温下进行烧结得到氮化硅陶瓷。

该法制备的氮化硅陶瓷密度高、硬度大，但是制备周期长、成本高。

* 热压法：将氮化硅粉末以及其他添加剂加热至一定温度，随后利用高压使粉末烧结，形成氮化硅陶瓷。

与反应烧结法相比，热压法的制备周期短、精度高，但成本仍然相对较高。

* PECVD法：该法通过等离子体对硅源和氨气反应生成氮化硅薄膜。

PECVD法制备的薄膜具有良好的光学、电学、力学性能，可以应用于光学涂层、电子器件等领域。

* IBAD法：该法通过电子束或离子束轰击氮化硅陶瓷基板并沉积氮化硅薄膜，可以制备高质量、高均匀性的氮化硅陶瓷基板和薄膜。

二、氮化硅材料的优化设计除了制备方法，氮化硅材料的优化设计也是提高其性能的重要方法。

氮化硅的优化设计主要包括以下几个方面：1.控制晶相晶相是氮化硅材料的一个重要性能指标。

硅-氮化硅体系共有3种晶相：α-氮化硅，β-氮化硅和δ-氮化硅。

α-氮化硅具有高硬度、高熔点、低膨胀系数等优良性能。

但是，α-氮化硅的加工难度大，易出现裂纹；β-氮化硅制备成本低，加工性良好；δ-氮化硅的抗裂纹性能最好，但硬度较低。

常用金属材料中各种化学成分对性能的影响1．生铁：生铁中除铁外，还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。

这些元素对生铁的性能均有一定的影响。

碳（C）：在生铁中以两种形态存在，一种是游离碳（石墨），主要存在于铸造生铁中，另一种是化合碳（碳化铁），主要存在于炼钢生铁中，碳化铁硬而脆，塑性低，含量适当可提高生铁的强度和硬度，含量过多，则使生铁难于削切加工，这就是炼钢生铁切削性能差的原因。

石墨很软，强度低，它的存在能增加生铁的铸造性能。

硅（Si）：能促使生铁中所含的碳分离为石墨状，能去氧，还能减少铸件的气眼，能提高熔化生铁的流动性，降低铸件的收缩量，但含硅过多，也会使生铁变硬变脆。

锰（Mn）：能溶于铁素体和渗碳体。

在高炉炼制生铁时，含锰量适当，可提高生铁的铸造性能和削切性能，在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰，进入炉渣。

磷（P）：属于有害元素，但磷可使铁水的流动性增加，这是因为硫减低了生铁熔点，所以在有的制品内往往含磷量较高。

然而磷的存在又使铁增加硬脆性，优良的生铁含磷量应少，有时为了要增加流动性，含磷量可达1.2%。

硫（S）：在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆性和减低铁液的流动性，顾含硫高的生铁不适于铸造细件。

铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过0.06%（车轮生铁除外）。

2．钢：2．1元素在钢中的作用2．1．1 常存杂质元素对钢材性能的影响钢除含碳以外，还含有少量锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧（O）、氮（N）和氢（H）等元素。

这些元素并非为改善钢材质量有意加入的，而是由矿石及冶炼过程中带入的，故称为杂质元素。

这些杂质对钢性能是有一定影响，为了保证钢材的质量，在国家标准中对各类钢的化学成分都作了严格的规定。

1）硫硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。

它是钢中的一种有害元素。

硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中，FeS和 Fe 形成低熔点(985℃)化合物。

pecvd原理PECVD原理。

PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)是一种利用等离子体增强化学气相沉积技术的薄膜制备方法。

它是一种常见的薄膜沉积技术，广泛应用于半导体、光电子、显示器件等领域。

本文将介绍PECVD的原理及其在薄膜制备中的应用。

1. 等离子体激发。

在PECVD过程中，首先需要产生等离子体。

通常采用射频或微波等高频电场作用于气体中，使得气体分子发生电离，产生电子和正离子。

这些电子和正离子受到电场的作用而加速，与气体分子发生碰撞，从而产生高能量的等离子体。

这种等离子体具有高活性，可以促进化学反应的进行。

2. 化学气相沉积。

在产生等离子体的同时，需要将沉积薄膜的前体气体引入等离子体区域。

这些前体气体分子在等离子体的作用下发生解离、激发或离子化，生成活性物种，如自由基、离子等。

这些活性物种在表面发生化学反应，从而沉积出所需的薄膜。

通过控制前体气体的种类、流量和等离子体条件，可以实现对薄膜成分、结构和性能的调控。

3. 应用。

PECVD技术在各种薄膜材料的制备中得到了广泛应用。

例如，氮化硅薄膜可用于光学涂层、光学薄膜、光学波导、光学薄膜滤波器等领域；氮化碳薄膜可用于硬质涂层、防刮涂层、导热膜等领域；氧化硅薄膜可用于光学玻璃涂层、光学薄膜、光学波导等领域。

此外，PECVD技术还可用于制备氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、氮化碳薄膜等功能薄膜，以满足不同领域对薄膜材料的需求。

总结。

通过等离子体激发和化学气相沉积两个关键步骤，PECVD技术实现了对薄膜材料的精密控制和定向沉积。

它具有工艺简单、成本低、沉积速率快、薄膜均匀性好等优点，因此在半导体、光电子、显示器件等领域得到了广泛应用。

随着科学技术的不断发展，PECVD技术将进一步完善和拓展，为各种薄膜材料的制备提供更多可能性。

化学气相法沉积聚合物一、化学气相沉积（CVD）原理1. 基本概念- 化学气相沉积是一种通过气态先驱体在高温、等离子体或其他能量源的作用下发生化学反应，在基底表面沉积出固态薄膜的技术。

对于聚合物的化学气相沉积，先驱体通常是含有碳、氢等元素的有机化合物。

- 在CVD过程中，气态先驱体被输送到反应室中，在基底表面或靠近基底的区域发生分解、聚合等反应，从而形成聚合物薄膜。

2. 反应条件- 温度：不同的先驱体和反应体系需要不同的温度条件。

一般来说，较高的温度有助于先驱体的分解和反应的进行，但对于一些对温度敏感的基底或聚合物结构，需要精确控制温度以避免基底的损坏或聚合物的过度分解。

例如，某些有机硅先驱体在300 - 500°C的温度范围内可以有效地沉积硅基聚合物薄膜。

- 压力：反应室中的压力也是一个关键因素。

低压CVD（LPCVD）和常压CVD （APCVD）是常见的两种压力条件。

LPCVD通常在较低的压力（1 - 100 Pa）下进行，能够提供较好的薄膜均匀性和纯度，因为在低压下，气态分子的平均自由程较长，反应产物更容易扩散离开反应区域。

APCVD则在常压（约101.3 kPa）下进行，设备相对简单，但可能会存在薄膜均匀性较差的问题。

- 载气：载气用于将气态先驱体输送到反应室中。

常用的载气有氮气（N₂）、氩气（Ar）等惰性气体。

载气的流速会影响先驱体在反应室中的浓度分布，进而影响聚合物的沉积速率和薄膜质量。

二、聚合物沉积的先驱体1. 有机硅先驱体- 如四甲基硅烷（Si(CH₃)₄）等有机硅化合物是常用的先驱体。

在CVD过程中，四甲基硅烷在高温下会发生分解反应，硅 - 碳键断裂，释放出甲基基团，然后硅原子之间相互连接形成硅基聚合物的骨架结构。

反应式大致为：Si(CH₃)₄→Si + 4CH₃（高温分解），随后硅原子发生聚合反应形成聚合物。

- 有机硅先驱体沉积得到的聚合物具有良好的热稳定性、化学稳定性和电绝缘性等特点，在电子、航空航天等领域有广泛的应用。

2024届云南省华坪县第一中学高一化学第一学期期末质量跟踪监视试题考生须知：1．全卷分选择题和非选择题两部分，全部在答题纸上作答。

选择题必须用2B 铅笔填涂；非选择题的答案必须用黑色字迹的钢笔或答字笔写在“答题纸”相应位置上。

2．请用黑色字迹的钢笔或答字笔在“答题纸”上先填写姓名和准考证号。

3．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，在草稿纸、试题卷上答题无效。

一、选择题（每题只有一个选项符合题意）1、认识反应条件对化学反应的影响，对学好化学具有重要意义。

下列说法中正确的是 A ．镁在空气中或纯净氧气中燃烧的产物都只有MgO B ．钠在敞口容器中存放或在空气中燃烧的产物都是Na 2O 2C ．将四氧化三铁溶解于过量的硝酸中，所得溶液中含有Fe 3+、Fe 2+D ．氯化铝和过量的氨水反应一定得到Al(OH)3沉淀 2、下列试剂的保存方法中错误的是( ) A ．少量的钠保存在煤油中B ．NaOH 溶液保存在带玻璃塞的试剂瓶中C ．新制的氯水保存在棕色试剂瓶中D ．FeSO 4溶液保存在有少量铁粉的试剂瓶中 3、下列各组离子在溶液中能大量共存的是（ ） A ．2443Na NH SO NO ++--、、、 B ．24K Fe H MnO +++-、、、 C ．233H K SiO NO ++--、、、D ．3Na K HCO OH ++--、、、4、下列溶液中，Cl -的物质的量浓度最大的是（ ） A ．300 mL0.1 mol/L NaCl 溶液B ．10 mL0.2 mol/LAlCl 3溶液C ．标况下4.48LHCl 气体配成的1 L 溶液D ．100 mL0.1 mol/LFeCl 3溶液5、三位科学家因在¨分子机器的设计与合成”领域做出贡献而荣获2016年诺贝尔化学奖。

他们利用原子、分子的组合，制作了最小的分子马达和分子车。

下列说法错误的是( ) A ．化学注重理论分析、推理，而不需要做化学实验 B ．化学是在原子、分子的水平上研究物质的一门自然科学 C ．化学家可以在微观层面操纵分子和原子，组装分子材料D ．化学是一门具有创造性的科学，化学的特征是认识分子和制造分子6、有200mL 氯化镁和氯化铝的混合溶液，其中2c Mg +()为0.2mol ·L －1, c Cl -()为1.3mol ·L －1。

不锈钢中所含各元素的作用目前，已知的化学元素有100多种，在工业中常用的钢铁材料中可以遇到的化学元素约二十多种。

对于人们在与腐蚀现象作长期斗争的实践而形成的不锈钢这一特殊钢系列来说，最常用的元素有十几种，除了组成钢的基本元素铁以外，对不锈钢的性能与组织影响最大的元素是：碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、钛、锰、氮、铜、钴等。

这些元素中除碳、硅、氮以外，都是化学元素周期表中位于过渡族的元素。

实际上工业上应用的不锈钢都是同时存在几种以至十几种元素的，当几种元素共存于不锈钢这一个统一体中时，它们的影响要比单独存在时复杂得多，因为在这种情况下不仅要考虑各元素自身的作用，而且要注意它们互相之间的影响，因此不锈钢的组织决定于各种元素影响的总和。

一、各种元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用1-1铬在不锈钢中的决定作用：决定不锈钢性属的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都含有一定数量的铬。

迄今为止，还没有不含铬的不锈钢。

铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后，促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。

这种变化可以从以下方面得到说明：①铬使铁基固溶体的电极电位提高②铬吸收铁的电子使铁钝化钝化是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。

构成金属与合金钝化的理论很多，主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。

1-2. 碳在不锈钢中的两重性碳是工业用钢的主要元素之一，钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式，在不锈钢中碳的影响尤为显著。

碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面，一方面碳是稳定奥氏体的元素，并且作用的程度很大（约为镍的30倍），另一方面由于碳和铬的亲和力很大，与铬形成—系列复杂的碳化物。

所以，从强度与耐腐烛性能两方面来看，碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。

认识了这一影响的规律，我们就可以从不同的使用要求出发，选择不同含碳量的不锈钢。

纳米集成电路制造工艺-电介质薄膜沉积工艺前言电介质在集成电路中主要提供器件、栅极和金属互连间的绝缘，选择的材料主要是氧化硅和氮化硅等，沉积方法主要是化学气相沉积（CVD）。

随着技术节点的不断演进，目前主流产品已经进入65/45nm的世代，32/28nm产品的技术也已经出现，为了应对先进制程带来的挑战，电介质薄膜必须不断引入新的材料和新的工艺。

电介质是能够被电极化的绝缘体。

电介质的带电粒子是被原子、分子的内力或分子间的力紧密束缚着，因此这些粒子的电荷为束缚电荷。

在外电场作用下，这些电荷也只能在微观范围内移动，产生极化。

在静电场中，电介质内部可以存在电场，这是电介质与导体的基本区别。

在电磁学里，当给电介质施加一个电场时，由于电介质内部正负电荷的相对位移，会产生电偶极子，这现象称为电极化。

施加的电场可能是外电场，也可能是嵌入电介质内部的自由电荷所产生的电场。

因为电极化而产生的电偶极子称为“感应电偶极子”，其电偶极矩称为“感应电偶极矩”。

在栅极电介质的沉积方面，为了在降低电介质EOT（等效氧化物厚度）的同时，解决栅极漏电的问题，必须提高材料的k值。

在130/90/65nm乃至45nm的世代，对传统热氧化生成的氧化硅进行氮化，生成氮氧化硅是提高k值的一种有效方法。

而且氮氧化硅在提高材料k值和降低栅极漏电的同时，还可以阻挡来自多晶硅栅内硼对器件的不利影响，工艺的整合也相对简单。

到45/32nm以后，即使采用氮氧化硅也无法满足器件对漏电的要求，高k介质的引入已经成为必然。

Intel公司在45nm已经采用了高k的栅极介质（主要是氧化铪基的材料，k值约为25），器件的漏电大幅降低一个数量级。

在后端的互连方面，主要的挑战来自RC延迟。

为了降低RC延迟，电介质的k值必须随着技术节点不断降低。

从180/130nm采用掺氟的氧化硅（FSG）到90/65/45nm采用致密掺碳的氧化硅（SiCOH），再到32nm以后的多孔的掺碳氧化硅（p-SiCOH），材料的k值从3.5到3.0～2.7，再到小于2.5。

钢中化学元素对性能的影响钢的化学成分是控制钢材性能变化的内因，钢材的生产工艺条件是影响钢材性能的外因。

在实际生产中可以在规定范围内适当选择成分会计师来满足性能要求，也可以通过不同生产工艺制度，特别是控制轧制、控制冷却及热处理来改善钢材性能。

1、碳对钢性能的影响碳主要以碳化物形式存在于钢中，碳是决定钢的强度的主要元素。

碳含量升高时，强度、硬度提高，而塑性、韧性和冲击降低，冷脆倾向性和时效倾向性提高。

随着钢中含碳量提高，焊接性能显著下降，因此，用于焊接结构的低合金高强度钢，含碳量不超过0.25%，一般应不大于0.20%。

碳含量高低对热处理制度的确定有很大影响。

2、硅对钢性能的影响硅能显著提高强度，可提高钢的抗腐蚀能力和抗高温氧化能力。

对小于0.8—1.0%的硅，虽使钢延利率、收缩率和冲击韧性有所降低，但不显著。

硅含量过高至1—3%时，钢变脆，使冷脆转变温度提高，使钢的时效敏感性提高。

硅作为硅钢的主要成分能降低铁损，增加磁感应强度。

3、锰对钢性能的影响锰常作为脱氧剂或合金元素加入钢中，与钢水中的S、O反应生成的MnS和MnO熔点较高且易上浮排除，可消除FeO和FeS引起的热脆，改善了结构钢的热加工性能，一般要求Mn/S大于10倍，锰还可降低冷脆性，可溶下地渗碳体形成碳化物[Mn3C;(Fe、Mn)3C]，增加钢的强度。

通常，愿意用低碳高锰钢作焊接结构钢，一般情况下Mn/C比值越大（达2.5 以上），钢的低温韧性越好。

当Mn在0.80—1.0%以下时，几乎不降低钢的塑性和韧性，甚至对后者还有所提高。

当Mn超出1.0%时，在提高可度的同时降低钢的塑性和韧性。

当Mn 在2.0%以下时，对焊接性能影响不大，继续增加时，焊接性能变坏。

锰能提加钢的淬透性、碉磨性。

4、磷对钢性能影响磷在钢中以Fe3P和Fe2P形态存在。

溶于纯铁的磷，能使铁的晶粒急剧歪扭，因而使钢的强度、硬度增高，但塑性、韧性下降，尤其在低温时韧性降低得最厉害，这种现象称为“冷脆”。