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氮化硅薄膜的折射率-广东振华真空镀膜设备

最近有一位客户向我们询问了他们的氮化硅薄膜的折射率:

化学计量的氮化硅(Si₃N₄)是一种白色,高熔点,热稳定的绝缘化合物,在所有各种氮化硅中是最热力学稳定的。Si₃N₄是难以固结成块状溅射靶材的材料。它在高于1850 °C,低于1900° C的熔点的温度下会解离。这使得在正常的热压环境甚至热等静压条件下难以烧结。因此,专有的火花等离子烧结技术用于生产致密并接近最终形状的固体,由此可以制作溅射靶材。这种材料的硅含量略高,因此颜色为灰色或半透明的黑色;但是它在本质上仍然是高度绝缘的。

因此,当我们的一位客户问为什么他们的所得薄膜不能提供所需的折射率(n = 2.1)时,可查一查他们的沉积参数。Si₃N₄作为绝缘材料,其电阻率大于10 – 12 Ohm cm,并且不能通过使用交流或直流电源的常规磁增强阴极组件进行沉积。必须使用带有相关匹配网络的射频发生器,或者使用中频范围的脉冲直流电源。

无论哪种情况,在等离子体中,主体Si₃N₄靶材料成分的解离都会增加,从而释放出元素Si和N成分。这些可能会被真空泵抽走。因此,为了生产具有期望的物理和电学性质的化学计量的Si₃N₄薄膜,必须利用反应性沉积工艺。氩气工作气体需要增加一些其他活性气体,通常为纯氮气或比例为0.7-1的氨/硅烷混合气。无论如何,必须以相对较慢的速率进行沉积,以允许在平均自由程中发生足够的碰撞,以使生成的Si₃N₄薄膜达到平衡。基于沉积分流的配重的其他操作参数,多试几次发现反应气体的正确分压,以得到期望的薄膜,一旦参数定下,重复性应该不成问题。