e温等离子体增强电子束蒸发沉积tin的研究

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1、---------------------------------------------------------------------------------------------------%8e温等离子体增强电子束蒸发沉积TiN的研究华南师范大学硕士学位论文低温等离子体增强电子束蒸发沉积TiN的研究姓名：张茂平申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：陈俊芳20070501华南师范大学硕ｌ研究牛毕业论丈第帝摘夏摘要ＴｉＮ呈金黄色，硬度大，熔点高，抗腐蚀性、抗磨损性及抗氧化性好，导电性和与性良好，在机械工业、微电子制造业、珠宝装饰业、玻璃制造业等领

2、域具有广范的应ｆ景。制备ＴｉＮ薄膜的方法主要有多种沉积法，如：物理气相沉积（ＰＶＩ））、等离子体化学气相沉积（ＰＣＶＤ）、射频溅射沉积（ＲＳＤ）和离子束增强沉积（ＩＢＥＤ）等。本实验室利用传统的高真空蒸镀技术，结合产生高密度的等离子体源的ＴＣＰ和电子束磁偏转技术，在室温条件下制备了纳米结构的ＴｉＮ薄膜。首先介绍了实验中所用到的低温等离子体增强电子束蒸发沉积———————————————————————————————————————————————-------------------------------------------------------------

3、--------------------------------------镀膜装置及原理，并使用Ｌａｎｇｍｕｉｒ探针诊断了真空镀膜室内等离子体的轴向分布特性及等离子体密度随气压和射频功率的变化规律，接着采用ＯＥＳ法（发射光谱分析法）分别分析了真空反应室内Ａｒ等离子体和Ｎ２等离子体中活性成分及改变反应室内氮气气体压强和离子源射频功率时氯气等离子体的光谱图。Ｌａｎｇｍｕｉｒ探针诊断表明：在外孔和中孔处粒子电离和复合占优势，离子密度变化大；在内孔处由于扩散缘故离子密度变化小且趋于均匀。发射光谱发分析表明：氩和氮的等离子体中有Ａｒ、Ａｒ‘、Ｎ＋、Ｎ：＋、Ｎ。分子的激发态以及

4、氮原子的激发态。Ｌａｎｇｍｕｉｒ探针和发射光谱法分析压强和射频功率时得到相同的结论：显著提高离子密度，提高功率是直接、有效的方法；增大气压，等离子体密度有缓慢增加。分析、总结蒸镀较理想ＴＩＮ薄膜的工艺参数。在不同沉积温度、蒸镀时间、气体流量以及有无偏压等条件下制备了ＴｉＮ薄膜。傅立叶红外光谱（ＦＴＩＲ）分析表明由于ＴｉＮ对红外光具有高反射率，因此未观测到对应Ｔｉ－Ｎ振动能级的红外吸收峰。原子力显微镜（ＡＥＭ）分析ＴｉＮ薄膜的显微形貌可知，增大氮气流量、升高温度、外加偏压、增加沉积时间均可以提高ＴｉＮ薄膜的沉积率、增大颗粒粒径及保持膜的致密。ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）分析纳

5、米ＴｉＮ薄膜可知，氮气流量较小、蒸镀时问较短或室温下不易生成晶态ＴｉＮ：在室温下增加氮气流量或增加蒸镀时问，同样可以获得晶态ＴｉＮ；在氮气流量较小或蒸镀时间较短时，升高沉积温度也同样可以获得晶态ＴｉＮ。———————————————————————————————————————————————---------------------------------------------------------------------------------------------------兰室霍鎏叁茎堡！：竺查圭耋些鎏耋，篓：耋丝至但过高的温度也也有利于晶态的Ｔｉ生成

6、。薄膜测厚仪（ＸＰ一１）分析纳米ＴｉＮ薄膜可知，适当的升温有利于薄膜沉积和降低薄膜的粗糙度；但过高的温度会使薄膜的粗糙度显著增大；增加氮气流量可以明显提高薄膜沉积率，但薄膜的粗糙度也随之有较大的增大。关键词：氮化钛；ＴｃＰ离子源；低温沉积中图分类号：０４３４．１４Ｉｌ文献标识码：Ａ兰里些耋耋茎至！，至至兰茎些兰兰ＡｂｓｔｒａｃｔＴｉＮ，ｗｈｉｃｈｉｓｇｏｌｄｅｎｉｎｃｏｌｏｒ，ｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙ：，，，，兰：：茎塑茎ｕｓｅｄｉｎｍａｃｈｉｎｅｒｙ，ＭｉｃｒｏｃｌｅｃｔｒｏｎｉｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＩｎｄｕｓｔｒｙ，ｊｃｗｅｌｒｙａｎｄｄｅｃｏｒａｔｉｏｎ

7、，ｇｌａｓｓｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｙａｎｄｏｔｈｅｒｆｉｅｌｄｓ，———————————————————————————————————————————————---------------------------------------------------------------------------------------------------ｄｕｅｔｏｉｔｓｈｉｇｈｈａｒｄｎｅｓｓ，ｈｉｇｈｍｅｌｔｉｎｇｇｏｏｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｈｉｇｌｌｏｘｉｄａｔｉｏｎ．ｔｈｅｒｍａｌａｎｄｅｌｅｃｔ