Elaboration and characterization techniques of silicon nitride

Abstract

Silicon nitride is a dielectric material in which optical and mechanical properties strongly depend on the method and the deposition conditions. In the photovoltaic field, the most widespread technique for developing thin films of silicon nitride is Chemical Vapor Deposition (CVD), and more particularly plasma-enhanced CVD (PECVD). The elaboration conditions due to the temperature, pressure, gas ratio, and plasma frequency, therefore, are controlled in a highly reproducible manner, providing an approach to synthesize the Si 3 N 4 and to understand the behavior of phase separation of Si 3 N 4 material. However, the heating process in a Tempress classical furnace at 1150°C assists in the crystallographic formation of the alpha phase. But seeing the limitation, the beta phase can exist with a low density requiring a high-annealing temperature; this seems to have an important effect on surface morphology, structural and optical properties of silicon nitride films. Keywords: Si 3 N 4 , thin film, chemical vapor deposition, characterizations, PECVD. Le nitrure de silicium est un matériau diélectrique dont les propriétés optiques et mécaniques dépendent fortement de la méthode et des conditions de dépôt. Dans le domaine photovoltaïque, la technique la plus répondue pour le développement de couches minces de nitrure de silicium est le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), et plus particulièrement le dépôt chimique en phase vapeur (PECVD). Les conditions d'élaboration dues à la température, à la pression, au ratio de gaz et à la fréquence du plasma sont donc contrôlées d'une manière hautement reproductible, ce qui permet de synthétiser le Si 3 N 4 et de comprendre la formation de ses phases cristallographiques. Cependant, le processus de chauffage dans un four classique Tempress à 1150°C aide à la formation cristallographique de la phase alpha. Mais vu la limitation, la phase bêta peut exister avec une faible densité nécessitant une température de recuit élevée, ce qui semble avoir un effet important sur la morphologie de surface, les propriétés structurelles et optiques des films de nitrure de silicium. Mots clés: Si 3 N 4 , film mince, dépôt chimique en phase vapeur, caractérisations, PECVD.