【摘 要】
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SiNx薄膜是一种具有优良光学性能,高介电常数,高电绝缘性,高稳定性以及良好的水氧阻隔性等优点的材料,广泛应用于微电子工艺中。SiNx薄膜制备工艺包括化学气相沉积,磁控溅射
【机 构】
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南方科技大学量子科学与工程研究院;
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SiNx薄膜是一种具有优良光学性能,高介电常数,高电绝缘性,高稳定性以及良好的水氧阻隔性等优点的材料,广泛应用于微电子工艺中。SiNx薄膜制备工艺包括化学气相沉积,磁控溅射等,其中等离子体增强化学气相沉积(PECVD)应用比较广泛。但是常规的PECVD工艺生长温度需要300-400摄氏度左右,温度较高,不适合于一些需要低温生长环境的应用场景。例如应用于有机电致发光二极管(OLED)中的薄膜封装技术,SiNx可以作为性能优异的水氧阻隔层,可以大幅降低水氧透过率,大幅延长OLED中有机电致发光材料的寿命。但是柔性OLED中,有机材料的生长温度要求较低(<100摄氏度),因此研究低温下条件下SiNx薄膜的生长工艺很有必要。同时,柔性OLED器件通常需要可弯折特性,而弯折可能会造成刚性的无机陶瓷材料膜层产生微裂纹或者破碎,从而失去水氧阻隔性能。SiNx膜层产生裂纹主要因为膜层中由弯折产生的附加应力与膜层内应力共同作用下的结果。本文研究SiNx低温PECVD生长工艺,通过改变生长过程中的SiH4/NH3比例可以获得膜层内应力从张应力向压应力梯度变化的SiNx薄膜,分析了薄膜内应力以及光学性质与生长参数之间的关系,可以获得可应用于柔性OLED薄膜封装的SiNx低温低内应力PECVD生长工艺。图1为SiNx膜层内应力以及折射率与NH3气体流速关系曲线。所有SiNx薄膜都使用一台电感耦合等离子体增强化学气相沉积仪(Sentech SI 500D)进行制备,基底为8寸硅片,生长温度85摄氏度,厚度为530nm;使用一台椭偏仪(J.A.Woollam)测量得到膜层厚度和光学常数;使用一台薄膜应力测量仪(FSM)测量镀膜前后的基片弯折程度从而获得膜层内应力数据。
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