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300毫米RP-CVD腔室在低温硅与锗硅外延生长中的基准测试
摘要： 我们已在主要供应商提供的300毫米减压化学气相沉积腔室中，评估了乙硅烷用于低温生长硅和锗硅材料的优缺点。当温度低于575°C时，采用Si2H6的硅生长速率约为SiH4的十倍，而SiH4的速率又大约是SiH2Cl2的十倍。在给定GeH4与硅前驱体质量流量比的情况下，使用Si2H6在550°C、20托条件下获得的锗含量更低且锗硅生长速率显著高于SiH4，尤其是SiH2Cl2。就生长速率（锗浓度）而言，采用SiH4和SiH2Cl2时，供应商A腔室的数值（略低）低于供应商B；而采用Si2H6时情况则相反。这归因于：(i)两腔室存在约5°C的温差；(ii)有效前驱体流量不同（很可能源于腔室几何结构差异）。不过，生长速率活化能及锗浓度与前驱体质量流量比的关系曲线高度相似，使得工艺转移较为便捷。最后，我们比较了外延生长前硅表面处理的"氢氟酸终刻"湿法清洗与原位表面制备工艺。后者处理后的表面始终处于高纯氮气环境，这使得无氧界面污染的氢气烘烤阈值温度降低约25°C（从775°C降至750°C）。低于该阈值时，原位工艺的氧化层浓度通常仅为"氢氟酸终刻"湿法清洗的三分之一，且外延表面更为平整。
关键词： 表面制备，硅锗，硅烷，乙硅烷，RP-CVD，低温生长，硅，二氯硅烷
更新于2025-09-23 15:21:01
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二氯硅烷热分解的理论评估及其在氮化硅等离子体增强原子层沉积中的重要性：表面氢的关键作用
摘要： 氮化硅（SiN）薄膜已广泛应用于微电子等领域，但其沉积过程存在挑战——尤其在需要高深宽比纳米结构上形成高度保形薄膜时。等离子体增强原子层沉积（PEALD）被证明是一种可在相对低温（约400℃）下可控生长SiN薄膜的有前景技术，其中含硅前驱体在富氮表面的热分解是关键步骤?；谥芷谛悦芏确汉砺奂扑?，我们揭示了二氯硅烷（DCS，SiH2Cl2）在富氮β-Si3N4(0001)表面易于热分解的潜在机制。研究表明富氮表面高氢含量形成的伯胺和仲胺基团起重要作用：当β-Si3N4(0001)表面完全氢化时，DCS分子吸附预测为放热0.6 eV。此时DCS分解始于胺孤对电子对亲电性Si的亲核攻击，形成DCS-胺加合物中间体并释放Cl?阴离子与质子。该分解反应的预测活化能垒仅0.3 eV或更低（取决于吸附构型）。我们还讨论了HCl的形成与脱附、后续Si-N键的形成特性及吸附DCS分子间相互作用。该研究不仅明确展示了DCS作为硅前驱体的优势，更指出除产物累积和前驱体覆盖度外，表面官能团会显著影响硅前驱体热分解过程，进而调控ALD动力学及成膜质量。
关键词： 氮化硅，等离子体增强原子层沉积，二氯硅烷，表面氢，热分解，密度泛函理论
更新于2025-09-24 07:40:29