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砺奂扑悖颐墙沂玖硕裙柰椋―CS，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。