CN106449532B - 一种钝化层及具有钝化层的部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钝化层，所述钝化层形成在基体上，所述钝化层为氮化硅薄膜层，其中所述氮化硅薄膜层包括不同折射率组合的氮化硅薄膜。本发明还提供一种具有钝化层的部件及其制备方法。本发明提供的不同折射率组合的氮化硅薄膜，消除了不同薄膜层之间的热、弹性和塑性错配的突然转变，从而可以有效减小残余应力，同时具有防水性好、防水解性好、脆性小、击穿电压高、附着力强等性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种钝化层及具有钝化层的部件。
背景技术
钝化层广泛地应用于半导体器件和金属的表面，钝化层能够增强器件的稳定性和可靠性，提高器件的封装成品率，并可以作为布线的绝缘层。同时，钝化层可以大大提高金属表面的抗腐蚀性能。
正常化学配比的氮化硅的折射率为2.02，而氮化硅薄膜的折射率分布通常为1.55-2.7。一般情况下，随着氮化硅薄膜折射率的增大，氮化硅薄膜残余应力由张应力变为压应力。如果薄膜的密度一定，则折射率大于2.02的氮化硅薄膜的防水性好、防水解性好、脆性小，但击穿电压低，同时，这类氮化硅薄膜中富裕的硅原子能够促进薄膜与基底材料之间的附着力。而折射率小于2.02的氮化硅薄膜的击穿电压高，但防水性差、防水解性差、脆性大。
实际应用中通常采用单层氮化硅薄膜作为钝化层，然而，这样容易造成薄膜与基底材料的附着力不佳，或者薄膜的残余应力大，且无法同时满足防水性好、防水解性好、脆性小、击穿电压高的性能。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种钝化层，能够消除不同薄膜层之间的热、弹性和塑性错配的突然转变，从而可以有效减小残余应力。
为解决上述技术方案，本发明采用的一种技术方案是：提供一种钝化层，所述钝化层形成在基体上，所述钝化层为氮化硅薄膜层，其中所述氮化硅薄膜层包括不同折射率组合的氮化硅薄膜。
其中，所述氮化硅薄膜层包括不同折射率的层状氮化硅薄膜。
其中，所述氮化硅薄膜的折射率呈梯度变化。
其中，所述氮化硅薄膜层中的所述氮化硅薄膜的折射率呈渐变趋势。
其中，所述氮化硅薄膜的折射率呈线性渐变或呈非线性渐变。
其中，所述氮化硅薄膜层包括不同折射率的层状氮化硅薄膜和折射率渐变的氮化硅薄膜。
其中，与所述基体直接接触的所述氮化硅薄膜的折射率大于2.02。
其中，所述氮化硅薄膜的折射率范围为1.55-2.7。
其中，所述氮化硅薄膜层的厚度范围为10nm-10μm。
为解决上述技术方案，本发明采用的另一种技术方案是：提供一种具有钝化层的部件，包括：基体及形成在所述基体上的钝化层，所述钝化层为上述所述的钝化层。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供的不同折射率组合的氮化硅薄膜层，消除了不同薄膜层之间的热、弹性和塑性错配的突然转变，从而可以有效减小残余应力，同时具有防水性好、防水解性好、脆性小、击穿电压高、附着力强等性能。
附图说明
图1是本发明提供的具有钝化层的部件的结构示意图；
图2是一实施方式的氮化硅薄膜层中的氮化硅薄膜的折射率呈梯度变化的示意图；
图3是另一实施方式的氮化硅薄膜层中的氮化硅薄膜的折射率呈线性渐变的示意图；
图4是另一实施方式的氮化硅薄膜层中的氮化硅薄膜的折射率呈非线性渐变的示意图；
图5是又一实施方式的氮化硅薄膜层中的氮化硅薄膜的折射率呈梯度变化与呈线性渐变组合的示意图；
图6是又一实施方式的氮化硅薄膜层中的氮化硅薄膜的折射率呈梯度变化与呈非线性渐变组合的示意图；
图7是本发明提供的具有钝化层的部件的钝化方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
请参阅图1，本发明提供一种具有钝化层的部件100，部件100可为但不限于半导体部件100或金属部件100，部件100包括基体10及形成在基体10上的钝化层，钝化层为氮化硅薄膜层30层，其中氮化硅薄膜层30层包括不同折射率组合的氮化硅薄膜层30。
可以理解，该基体10可为但不限于半导体器件或金属件。
可以理解，折射率是波长的函数，通常使用氦氖激光椭偏仪量测薄膜的折射率，氦氖激光在可见光波段发射波长为632.8nm，本发明中所述的折射率都以632.8nm对应的折射率为基准。
请参阅图2，在一实施方式中，氮化硅薄膜层30层包括不同折射率的层状氮化硅薄膜层30。
进一步的，氮化硅薄膜层30的折射率呈梯度变化，其中折射率呈梯度变化是指折射率呈阶梯式递增或递减。
在一具体实施方式中，氮化硅薄膜层30的折射率呈梯度减小，再呈梯度增大，再呈梯度减小，又呈梯度增大。
在另一实施方式中，氮化硅薄膜层30层中的氮化硅薄膜层30的折射率呈渐变趋势。
请参阅图3，氮化硅薄膜层30的折射率呈线性渐变。
在一具体实施方式中，氮化硅薄膜层30的折射率呈线性变小，再呈线性变大，后呈线性变小，又呈线性变大。
请参阅图4，氮化硅薄膜层30的折射率呈非线性渐变。
在一具体实施方式中，氮化硅薄膜层30的折射率呈非线性变小，再呈非线性变大。
在又一实施方式中，氮化硅薄膜层30层包括不同折射率的层状氮化硅薄膜层30和折射率渐变的氮化硅薄膜层30。
可以理解，与基体10直接接触的可为不同折射率的层状氮化硅薄膜层30或折射率渐变的氮化硅薄膜层30。
请参阅图5，氮化硅薄膜层30层包括不同折射率的层状氮化硅薄膜层30和折射率呈线性渐变的氮化硅薄膜层30。
在一具体实施方式中，氮化硅薄膜层30层中不同折射率的层状氮化硅薄膜层30和折射率呈线性渐变的氮化硅薄膜层30交替形成。
请参阅图6，氮化硅薄膜层30层包括不同折射率的层状氮化硅薄膜层30和折射率呈非线性渐变的氮化硅薄膜层30。
在一具体实施方式中，氮化硅薄膜层30层中不同折射率的层状氮化硅薄膜层30和折射率呈非线性渐变的氮化硅薄膜层30交替形成。
进一步的，与基体10直接接触的氮化硅薄膜层30的折射率大于2.02。
可以理解，基体10表面的原子与其内部原子所处的环境不同，表面的原子存在较多的悬挂键，而折射率大于2.02的氮化硅薄膜层30中富含的硅原子能够将这些悬挂键饱和，即硅原子与基体10表面的原子键合，从而增大氮化硅薄膜层30与基体10之间的附着力。
进一步的，氮化硅薄膜层30密度一定时，折射率大于2.02和折射率小于2.02的氮化硅薄膜层30在防水性、防水解性、脆性、击穿电压方面能够形成互补，所以折射率大于2.02和折射率小于2.02这两类折射率组合的氮化硅薄膜层30能够达到防水性好、防水解性好、脆性小、击穿电压大的优点。
氮化硅薄膜层30的折射率范围为1.55-2.7，例如1.6、2.0、2.4、2.7等。
氮化硅薄膜层30层的厚度范围为10nm-10μm。
区别于现有技术，本发明提供的具有钝化层的部件100通过在基体10上形成不同折射率组合的氮化硅薄膜层30，消除了不同薄膜层之间的热、弹性和塑性错配的突然转变，从而可以有效减小残余应力，同时具有防水性好、防水解性好、脆性小、击穿电压高、附着力强等性能。
请参阅图7，本发明还提供一种具有钝化层部件的钝化方法，包括如下步骤：
步骤S101，提供基体。
该基体可为但不限于半导体器件或金属件。
步骤S102，在基体上形成氮化硅薄膜，其中，氮化硅薄膜层包括不同折射率组合的氮化硅薄膜。
其中，在基体上形成氮化硅薄膜的方法包括化学气相沉积法和物理气相沉积法。
化学气相沉积法包括微波等离子体增强化学气相沉积、电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积、射频等离子体增强化学气相沉积、低频等离子体增强化学气相沉积、电感耦合等离子体化学气相沉积、螺旋波等离子体化学气相沉积、光辅助化学气相沉积、热化学气相沉积、热丝化学气相沉积等。
物理气相沉积法包括反应溅射沉积、离子束溅射沉积、离子辅助热蒸发沉积等。
本实施方式中，通过射频等离子体增强化学气相沉积在基底上形成氮化硅薄膜，步骤包括：
调整等离子体增强化学气相沉积设备的硅烷和氨气的气体流量比例，使氮化硅薄膜层包括不同折射率组合的氮化硅薄膜。
其中，硅烷与氨气的气体流量比例范围为0.01-10.0，功率范围为10-1000W，压力范围为50-2000mTorr，反应温度范围为25-450℃。
可以理解，氮化硅薄膜的折射率随硅烷与氨气的气体流量比例增大而增大。
可以理解，可通过可编程逻辑控制器自动调整硅烷与氨气的气体流量比例。
区别于现有技术，本发明提供的具有钝化层部件的钝化方法通过在基体上形成不同折射率组合的氮化硅薄膜层，消除了不同薄膜层之间的热、弹性和塑性错配的突然转变，从而可以有效减小残余应力，同时具有防水性好、防水解性好、脆性小、击穿电压高、附着力强等性能。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种钝化层，所述钝化层形成在基体上，其特征在于，所述钝化层为氮化硅薄膜层，其中所述氮化硅薄膜层包括不同折射率组合的氮化硅薄膜，与所述基体直接接触的所述氮化硅薄膜的所述折射率大于2.02，以增大与所述基体直接接触的所述氮化硅薄膜和所述基体之间的附着力，不与所述基体直接接触的所述氮化硅薄膜的所述折射率在2.02处至少有一次递增变化和一次递减变化，以减小所述氮化硅薄膜层的残余应力。
2.根据权利要求1所述的钝化层，其特征在于：所述氮化硅薄膜层包括不同折射率的层状氮化硅薄膜。
3.根据权利要求2所述的钝化层，其特征在于：所述氮化硅薄膜的折射率呈梯度变化。
4.根据权利要求1所述的钝化层，其特征在于：所述氮化硅薄膜层中的所述氮化硅薄膜的折射率呈渐变趋势。
5.根据权利要求4所述的钝化层，其特征在于，所述氮化硅薄膜的折射率呈线性渐变或呈非线性渐变。
6.根据权利要求1所述的钝化层，其特征在于：所述氮化硅薄膜层包括不同折射率的层状氮化硅薄膜和折射率渐变的氮化硅薄膜。
7.根据权利要求1所述的钝化层，其特征在于，所述氮化硅薄膜的折射率范围为1.55-2.7。
8.根据权利要求1所述的钝化层，其特征在于，所述氮化硅薄膜层的厚度范围为10nm-10μm。
9.一种具有钝化层的部件，其特征在于，包括：基体及形成在所述基体上的钝化层，所述钝化层为权利要求1-8中任意一项所述的钝化层。
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