[发明专利]柔性基底上低温沉积光学性能可调氮化硅的方法

说明书

本发明提供一种柔性基底上低温沉积光学性能可调氮化硅的方法，包括提供衬底，并在所述衬底上形成柔性基底；通过电感耦合等离子体化学气相沉积法在所述柔性基底上沉积光学可调的氮化硅薄膜，其中沉积温度为25‑150℃，并通入反应载气，所述反应载气包括硅气源和氮气源，所述氮气源和所述硅气源流量比为0.5‑16，所述氮化硅薄膜厚度为30nm‑1000nm；采用物理机械或化学方法将所述柔性基底从所述衬底上剥离；具有有益效果：在柔性基底上低温沉积光学性能可调的氮化硅薄膜，不会软化或熔融柔性基底，通过调整的氮气源和硅气源流量比获得不同折射率的氮化硅薄膜，可应用于可见光波段低损耗波导，扩展以氮化硅为光学器件材料应用的范围和形式。

技术领域

本发明涉及一种在柔性基底上低温沉积光学性能可调氮化硅的方法。

背景技术

氮化硅作为一种非晶材料，广泛应用于各种领域。氮化硅薄膜具有耐磨性好、机械强度高、绝缘性好并能够抗碱金属离子、水汽的侵蚀的技术性能而被广泛用于半导体器件的钝化层、介质层及微结构器件的结构支撑层。其次，通过调整沉积氮化硅薄膜过程反应气体如氨气和硅烷的流量比，可改变氮化硅薄膜的光学特性，实现了氮化硅作为光波导在硅光子领域及氮化硅作为发光材料方面的应用。因此，针对氮化硅不同的应用方向，分别开发出了一套氮化硅薄膜沉积工艺，其沉积工艺也日趋成熟。

目前，氮化硅薄膜的沉积方法主要有低压化学气相沉积(LPCVD)与等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。对于LPCVD沉积方法而言，其沉积温度要高于700℃，这在一定程度上限制了LPCVD沉积氮化硅的应用范围，例如在IC后道工艺、基于氮化硅光波导的硅光子与IC集成等方面是无法使用低压化学气相沉积的。而采用PECVD沉积氮化硅薄膜的温度范围为200℃-400℃，要低于LPCVD沉积温度，这为部分IC后道氮化硅沉积、硅光子与IC集成提供了一种解决途径，但对很多对温度敏感的器件来说还不能适用。

高分子聚合物作为一种特殊材料也呈现出了不同材料特性-良好的断裂强度、低的杨氏模量、高的延展性以及生物相容性和化学惰性等，因此高分子聚合物应被大量用于MEMS、生物医疗、射频和IC等多个领域。高分子聚合物也体现了一些特定的应用价值，如可作为一种柔性薄膜，能够实现与衬底硅或玻璃的分离，极大的提高了其应用范围。

在高分子聚合物薄膜上沉积SiN薄膜等材料，可将以SiN为波导的集成光学器件同硅或者玻璃衬底分开来并且聚合物具有一定的延展性，这大大增加了以SiN等材料为波导的集成光学器件的应用范围。在高分子聚合物衬底上沉积薄膜，为了不破坏聚合物的分子结构需要将沉积温度控制的越低越好，而目前主流的SiN薄膜生长温度在400度左右，仍然太高。

发明内容

为解决沉积氮化硅所需温度太高的问题，本发明提供一种柔性基底上低温沉积光学性能可调氮化硅的方法，采取电感耦合等离子体化学气相沉积法在高分子聚合物衬底上沉积氮化硅的工艺，可显著降低沉积温度。

本发明提供一种柔性基底上低温沉积光学性能可调氮化硅的方法，包括：，

步骤100：提供衬底，并在所述衬底上形成柔性基底；

步骤200：通过电感耦合等离子体化学气相沉积法在所述柔性基底上沉积光学可调的氮化硅薄膜；

步骤300：采用物理机械或化学方法将所述柔性基底从所述衬底上剥离；

其特征在于；

步骤200中，沉积温度为25-150℃，并通入反应载气，所述反应载气包括硅气源和氮气源，所述氮气源和所述硅气源流量比为0.5-16，所述氮化硅薄膜厚度为30nm-1000nm。

优选地，所述氮化硅薄膜的折射率为1.75-2.2。

优选地，所述柔性基底是高分子聚合材料。