Formation and characterization of silicon nitride films by inductively coupled plasma-assisted chemical deposition

Os filmes finos de nitreto de silício (\'SI\'N IND. X\':H) foram preparados, em um sistema de deposição química de vapor assistida por plasma acoplado indutivamente, sobre subtratos de \'SI\' (100) mantidos em \'350 GRAUS\' C e à pressão de deposição entre 8,0 - 9,3 Pa, a partir de duas misturas de gases de \'SI\'H IND. 4\' com N\'H IND. 3\' ou \'N IND. 2\' como a fonte de nitrogênio. Os parâmetros de depoisição foram a razão da mistura de N\'H IND. 3\'/\'SI\'H IND. 4\' ou \'N IND. 2\'/\'SI\'H IND. 4\' de 1,4, 4,3, 7,2, 9,5 e a potência de RF de 25, 50, 75, 100 W. Dois valores da potências de RF de 25 e 50 W usados para preparar os filmes com a razão da mistura de \'N IND. 2\' no plasma. Os filmes produzidos com a razão da mistura de N\'H IND. 3\'/\'SI\'H IND. 4\' foram considerados insuficientes para decompor completamente as moléculas de \'N IND. 2\' no plasma. Os filmes produzidos com a razão da mistura de N\'H IND. 3\'/\'SI\'H IND. 4\' contêm o hidrogênio em formas de \'SI\'-H e N-H de cerca de 20 at.% e aqueles preparados com a razão da mistura de \'N IND. 2\'/\'SI\'H IND. 4\', de 15 at.%. As variações da taxa de deposição em função da razão da mistura gasosa ou da potência de RF podem ser explicadas com a variação nas quantidades relativas dos radicais químicos no plasma e/ou com o efeito de sputtering de camadas contaminadas com H. A espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios-X (XPS), e a espectroscopia de infravermelho de transformada de Fourier (FTIR) foram usadas, respectivamente, para estudar os estados de ligação química de \'SI\', N e O, e a composição de cada filme, e para avaliar os estados de vibrações moleculares nos filmes. As análises de XPS indicaram a presença de três estados de ligação de \'Si\'-\'Si\' e/ou \'Si\'-H, \'Si\'-N e \'Si\'-O nos espectros de \'Si\' 2p e dois estados de \'Si\'-N e N-X (X=H, O) nos espectros de N 1s; \'Si\'-N foi a ligação predominante em todos os filmes. Esses estados de ligação estiveram correlacionados ) com as bandas correspondentes observados nos espectros de STIR. A variação do índice de refração em função da razão da mistura gasosa pode estar relacionada com a razão composiocional de [N]/[\'SI\'] e as concentrações de \'H\' e de O. A dureza dos filmes preparados foi equivalentes a um valor relatado de 20 GPaFormation and characterization of silicon nitride films by inductively coupled plasma-assisted chemical depositio