UV curing 即紫外固化，UV是紫外线的英文缩写，固化是指物质从低分子转变为高分子的过程。UV固化一般是指需要用紫外线固化的涂料（油漆）、油墨、胶粘剂（胶水）或其它灌封密封剂的固化条件或要求，其区别于加温固化、胶联剂（固化剂）固化、自然固化等。

但是，UV curing 技术在半导体行业中也有重要应用。通过UV curing可以有效改变薄膜的物理和化学性质，进而优化器件的性能。

例如，通过UV curing可以增强CESL薄膜的应力，从而提高半导体器件的性能。

Fig1. (a)without UV curing，(b)with UV curing，SiNx膜局部键合排列的结构模型

UV curing 的原理在于光化学反应。当 UV 光照射到特定材料时，光子的能量足以激发材料中的化学键，使其断裂并形成自由基或活性中间体。这些活性中间体随后会与其他分子发生反应，形成新的化学键，从而实现材料的交联和固化。

在 SiNx 薄膜的 UV curing 过程中，UV 光的能量促使薄膜中的氢原子脱去（主要是 Si-H 和 N-H 键断裂），进而促进 Si-N-Si 交联（cross-linking）结构的形成。这种交联作用会增强薄膜的机械性能，并改变其应力状态。具体而言，UV curing 通过脱氢作用使 SiNx 薄膜结构更趋近于化学计量比的 Si₃N₄，从而增加薄膜的张应力（tensile stress）。这一过程不仅优化了薄膜的力学性能，还提高了其化学稳定性和热稳定性。

为一种关键的后处理工艺，UV 固化通过调控脱氢和交联程度，成为精细调控 SiNx 薄膜应力状态的有效手段。通过精确优化 UV 辐照的强度、时间和波长等参数，可以实现对 SiNx 薄膜应力的精细调控。

 

Summary：

UV 光给 SiNx 薄膜能量

能量拆掉多余的氢原子（脱氢，dehydrogenization）

拆掉后，硅和氮原子连接得更紧密、更结实（形成 Si-N-Si cross-linking）

优化了薄膜的力学性能，还提高了其化学稳定性和热稳定性

增加薄膜的张应力（tensile stress）

通过调节 UV 光的强度、时间和波长，可以精细控制应力大小

 

Reference:

1.Study of Strain Induction for Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors using Transparent Dummy Gates and Stress Liner.

2.Modeling the stress enhancement of plasma enhanced chemical vapor deposited silicon nitride films by UV post treatment – impact of the film density.

3.Effects of mechanical stress on the performance of metaloxidesemiconductor transistors.

 

来源：十二芯座

关键词： 半导体 SMT 紫外固化