晶體結(jié)構(gòu)和特性氮化硅發(fā)熱體

藍(lán)色圓球是氮原子，灰色圓球是硅原子

氮化硅發(fā)熱體

構(gòu)成方法

修正

六方 β-Si3N4

可在1300-1400℃的條件下用單質(zhì)硅和氮?dú)庵苯舆M(jìn)行化合反應(yīng)得到氮化硅：

3 Si(s) + 2 N2(g) → Si3N4(s)

也可用二亞胺構(gòu)成

SiCl4(l) + 6 NH3(g) → Si(NH)2(s) + 4 NH4Cl(s) 在0 ℃的條件下

3 Si(NH)2(s) → Si3N4(s) + N2(g) + 3 H2(g) 在1000 ℃的條件下

或用碳熱恢復(fù)反應(yīng)在1400-1450℃的氮?dú)鈿夥障聵?gòu)成：

3 SiO2(s) + 6 C(s) + 2 氮化硅發(fā)熱體N2(g) → Si3N4(s) + 6 CO(g)

對單質(zhì)硅的粉末進(jìn)行滲氮處理的構(gòu)成方法是在二十世紀(jì)50年代跟著對氮化硅的從頭“發(fā)現(xiàn)”而開發(fā)出來的。也是第一種用于很多出產(chǎn)氮化硅粉末的方法。但假設(shè)運(yùn)用的硅原料純度低會使得出產(chǎn)出的氮化硅富含雜質(zhì)硅酸鹽和鐵。用二胺分解法構(gòu)成的氮化硅是無定形態(tài)的，需要進(jìn)一步在1400-1500℃的氮?dú)庀伦鐾嘶鹛幚聿湃A將之轉(zhuǎn)化為晶態(tài)粉末，二胺分解法在重要性方面是僅次于滲氮法的商品化出產(chǎn)氮化硅發(fā)熱體氮化硅的方法。碳熱恢復(fù)反應(yīng)是制造氮化硅的最簡略路徑也是工業(yè)上制造氮化硅粉末最符組本錢效益的手法。

電子級的氮化硅薄膜是經(jīng)過化學(xué)氣相堆積或許等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相堆積技術(shù)制造的:

3 SiH4(g) + 4 NH3(g) → Si3N4(s) + 12 H2(g)

3 SiCl4(g) + 4 NH3(g) → Si3N4(s) + 12 HCl(g)

3 SiCl2H2(g) + 4 NH3(g) → Si3N4(s) + 6 HCl(g) + 6 H2(g)

假設(shè)要在半導(dǎo)體基材上堆積氮化硅，有兩種方法可供運(yùn)用：
1. 
運(yùn)用低壓化學(xué)氣相堆積技術(shù)在相對較高的溫度下運(yùn)用垂直或水平管式爐進(jìn)行。

2. 
等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相堆積技術(shù)在溫度相對較低的真空條件下進(jìn)行。

氮化硅的晶胞參數(shù)與單質(zhì)硅不一樣。因此根據(jù)堆積方法的不一樣，生成的氮化硅薄膜會有發(fā)作張力或應(yīng)力。特別是當(dāng)運(yùn)用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相堆積技術(shù)時(shí)，能經(jīng)過調(diào)度堆積參數(shù)來減少張力。

先運(yùn)用溶膠凝膠法制備出二氧化硅，然后一同運(yùn)用碳熱恢復(fù)法和氮化對其中包含特細(xì)碳粒子的硅膠進(jìn)行處理后得到氮化硅納米線。硅膠中的特細(xì)碳粒子是由葡萄糖在1200-1350℃分解發(fā)作的。構(gòu)成過程中觸及的反應(yīng)可能是：

SiO2(s) + C(s) → SiO(g) + CO(g)

3 SiO(g) + 2 N2(g) + 3 CO(g) → Si3N4(s) + 3 CO2(g) 或

3 SiO(g) + 2 N2(g) + 3 C(s) → Si3N4(s) + 3 CO(g)