DBD-PECVD法制備CN薄膜的研究.pdf_第1頁(yè)
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1、碳氮薄膜是一種新型材料,具有高硬度、寬帶隙、抗高溫氧化性能以及抗腐蝕性能等諸多優(yōu)異性能,在微電子半導(dǎo)體、超大規(guī)模集成電路、計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。本文采用介質(zhì)阻擋放電等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(DBD-PECVD)技術(shù),以Si基片為襯底對(duì)CN薄膜制備進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探索,主要探討不同工藝條件和CN化合物薄膜的結(jié)構(gòu)特性之間的關(guān)系,研究Si基CN薄膜的生長(zhǎng)機(jī)理。 采用DBD-PECVD技術(shù),分別以CH4/N2、C2H2/N2

2、、C2H4/N2混合氣體作為反應(yīng)氣體,改變氣體體積分?jǐn)?shù)組成、放電氣壓以及放電頻率,在單晶硅片上成功制備了CN薄膜。通過(guò)傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、拉曼(Raman)光譜、原子力顯微鏡(AFM)、X射線光電子能譜(XPS),分析CN薄膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)和組分,并通過(guò)光譜儀對(duì)薄膜的自由基進(jìn)行了分析。 研究表明工藝參數(shù)對(duì)CN薄膜的結(jié)構(gòu)和性能影響很大。FTIR結(jié)果證實(shí)了薄膜中碳氮原子結(jié)合成化學(xué)鍵,Raman結(jié)果說(shuō)明薄膜中含有類金剛石結(jié)構(gòu),

3、AFM結(jié)果表明薄膜粗糙度隨N2體積分?jǐn)?shù)的降低、放電氣壓的升高而逐漸增大,XPS結(jié)果揭示了CN薄膜各元素的化學(xué)狀態(tài),當(dāng)N2的體積分?jǐn)?shù)由80%降到30%時(shí),CH4/N2體系和C2H4/N2體系的sp3C/sp2C均減小,sp2C和sp3C的含量又均隨著放電氣壓的升高而增加。采用光學(xué)發(fā)射譜技術(shù)對(duì)CN薄膜生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行了實(shí)時(shí)診斷,得到了實(shí)驗(yàn)參量對(duì)等離子體中活性粒子相對(duì)濃度和氣相反應(yīng)過(guò)程的影響規(guī)律。三種混合氣體沉積的CN薄膜,以CH4/N2的沉積速

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