Intrinsic Mechanical Properties of Free-Standing SiNx Thin Films Depending on PECVD Conditions for Controlling Residual Stress

残余应力 等离子体增强化学气相沉积 材料科学 复合材料 极限抗拉强度 氮化硅 薄膜 化学气相沉积 氮化硅 光电子学 纳米技术 图层(电子)
作者
Seung Jin Oh,Boo Soo,Chanhee Yang,Taek‐Soo Kim
出处
期刊:ACS applied electronic materials [American Chemical Society]
卷期号:4 (8): 3980-3987 被引量:13
标识
DOI:10.1021/acsaelm.2c00623
摘要

Silicon nitride (SiNx) thin films are crucial in electronic devices and are used as gate dielectrics and diffusion barriers for thin-film transistors (TFTs). Plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) has been used for the deposition of SiNx thin films because it allows the tuning of the properties of SiNx thin films by changing the deposition conditions depending on their usage. However, the intrinsic mechanical properties of SiNx thin films depending on the PECVD conditions have rarely been studied because of extreme brittleness and inherent residual stress of SiNx thin films. In this study, the intrinsic mechanical properties of PECVD SiNx thin films are measured from free-standing tensile tests. For the test, 130–150 nm-thick SiNx thin films are prepared using three types of PECVD conditions to induce tensile (T-SiNx), neutral (N-SiNx), and compressive (C-SiNx) residual stress. Compared with the T-SiNx thin films (77 GPa, 0.10%, and 83 MPa, respectively), the C-SiNx thin films shows an approximately 45% increase in Young's modulus (112 GPa), a twofold enhancement of the elongation (0.21%), and a threefold improvement in the fracture strength (226 MPa). The improved intrinsic mechanical properties of C-SiNx thin films compared with those of the T-SiNx and N-SiNx thin films are attributed to increased film density (2.42–2.64 g/cm3) and reduced dangling H of the N–H bonding, which are induced by their deposition conditions of higher RF power, lower chamber pressure, and lower NH3 feed ratios. We anticipate that the mechanism of changing the mechanical properties can be extended to fabricate mechanically robust SiNx thin films as dielectric layers for flexible devices.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
冰留完成签到 ,获得积分10
9秒前
11秒前
16秒前
闪闪的梦柏完成签到 ,获得积分10
26秒前
SciGPT应助酷炫的面包采纳,获得10
28秒前
zwf123完成签到 ,获得积分10
31秒前
36秒前
猪猪hero发布了新的文献求助10
40秒前
qq完成签到 ,获得积分10
46秒前
wintel完成签到,获得积分10
53秒前
猪猪hero发布了新的文献求助10
59秒前
无奈醉柳完成签到 ,获得积分10
59秒前
1分钟前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
猪猪hero发布了新的文献求助30
1分钟前
胖胖橘完成签到 ,获得积分10
1分钟前
范白容完成签到 ,获得积分0
1分钟前
ARIA完成签到 ,获得积分10
1分钟前
无花果应助舒适清涟采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
Jessie完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
WSY完成签到 ,获得积分10
1分钟前
猪猪hero发布了新的文献求助10
1分钟前
舒适清涟发布了新的文献求助10
1分钟前
猪猪hero发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
猪猪hero发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
1分钟前
猪猪hero发布了新的文献求助10
1分钟前
Yasmin发布了新的文献求助10
1分钟前
小青年儿完成签到 ,获得积分10
1分钟前
猪猪hero发布了新的文献求助10
2分钟前
chichenglin完成签到 ,获得积分10
2分钟前
迅速的幻雪完成签到 ,获得积分10
2分钟前
dent强完成签到 ,获得积分10
2分钟前
高分求助中
Agaricales of New Zealand 1: Pluteaceae - Entolomataceae 1040
Healthcare Finance: Modern Financial Analysis for Accelerating Biomedical Innovation 1000
지식생태학: 생태학, 죽은 지식을 깨우다 600
Mantodea of the World: Species Catalog Andrew M 500
海南省蛇咬伤流行病学特征与预后影响因素分析 500
Neuromuscular and Electrodiagnostic Medicine Board Review 500
ランス多機能化技術による溶鋼脱ガス処理の高効率化の研究 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 纳米技术 内科学 物理 化学工程 计算机科学 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3463646
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3057044
关于积分的说明 9055263
捐赠科研通 2746966
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1507198
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 696451
邀请新用户注册赠送积分活动 695956