磁控溅射法制备氮化硅薄膜及其性能研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:yayayda
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氮化硅薄膜具有很多优异的物理化学性能,例如:硬度大、高的热稳定性、很好的化学惰性、良好的绝缘性能。氮化硅薄膜在很多领域得到了广泛的应用,其可以作为氧化掩膜、保护钝化层、栅极绝缘层、腐蚀停止层和层间绝缘体。本论文采用射频磁控溅射法,靶材是纯度为99.99%的硅靶,基底为普通载玻片,工作气体采用纯度为99.999%的氩气和氮气。使用X射线衍射仪(XRD)测试薄膜的相的组成、扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜的表面形貌、紫外-可见光投射谱(UV-VIS)测试薄膜的透过光谱、NKD7000W薄膜分析仪拟合薄膜的折射率、能谱仪(EDS)分析薄膜的元素组成。主要研究了溅射功率、基底温度、氮气流量和沉积时间对薄膜结构及性能的影响。其结果表明:1)在不同的溅射功率下制备的氮化硅薄膜都是非晶结构,所有样品的XRD衍射谱没有出现明显的衍射峰;随着溅射功率的增加薄膜的沉积速率增大;透过率和光学带隙逐渐减小,折射率变大;薄膜表面的岛状颗粒尺寸增大,薄膜的致密性变差,岛状之间的间隙变大。在功率升高到160W时,薄膜表面已经出现了明显的裂痕及孔洞。2)基底温度在25-300℃范围变化,所制备的薄膜都是非晶结构;随着温度的升高,薄膜的沉积速率越来越小;薄膜表面致密化程度增加,薄膜表面的裂纹和缺陷明显减少。3)薄膜的沉积速率随着氮气流量的增大而减小;当氮流量为0.5sccm时,薄膜表面的缺陷比较明显,可以看到明显的孔洞,当氮流量在1.0sccm以上时,薄膜表面致密;随着氮气流量的增加,薄膜的透过率和光学带隙逐渐增加。4)沉积时间对薄膜的结构、沉积速率、光学性能等影响不明显;随着沉积时间的增加,薄膜表面颗粒团簇现象越明显,薄膜的岛状结构更加突出,薄膜的致密度降低,薄膜表面的裂纹和孔洞等缺陷数量增加。
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