射频反应磁控溅射法制备碳化硅薄膜研究

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1、东南大学硕士学位论文摘要摘要SiC薄膜作为半导体在电学上的应用和作为保护膜或硬质薄膜等力学应用已经有了近一个世纪的研究，本文围绕碳化硅所具有的一些独一无二的优异性能，系统总结了碳化硅薄膜的研究现状，重点介绍了制各各种碳化硅薄膜的工艺方法，并且针对目前研究相对较少的反应磁控溅射法制备SiC薄膜做了相对比较深入的研究：通过调节和优化工艺，初步探索si基反应磁控溅射SiC薄膜的可行性，在此基础上研究了各种工艺参数以及热处理温度对SiC薄膜表面形貌、组成结构的影响，并初步讨论了碳化硅薄膜的生长机理。第一，系统地研究了射频反应磁控溅射工艺如溅射功率、甲烷分压、基底温度、基底偏压等对SiC薄膜表面形貌、

2、组成结构的影响，并确定了生成碳化硅薄膜的最佳工艺参数：Ar／CFh混合气体的总流量为30ml／min，其中流量比例CH4：Ar=4：26；溅射功率为200W；基底偏压为25V。第二，溅射过程中采取分步偏压、引入中间碳化层，可以有效提高薄膜的生长速度和改善薄膜的质量。第三，在现有工艺条件下通过射频反应磁控溅射法制得的碳化硅薄膜均为非晶态，通过适当的热处理，薄膜由非晶转变为多晶。随着热处理温度的升高，由单一的纳米晶(a-SiC)。变成多相的纳米晶(a-SiC逐渐减少，争Sic逐渐增多)。第四，初步讨论了碳化硅薄膜的生长机理：为了保证沉积粒子在基底表面形成附着力较好的SiC薄膜，沉积粒子必须具有足

3、够高的能量：SiC薄膜的生长同样包含着新相的形核与薄膜的生长阶段；SiC薄膜沉积过程中的原子扩散主要表现为垂直薄膜方向上的原子扩散。关键词：碳化硅薄膜，反应磁控溅射。表面形貌，生长机理至堕查堂堡主兰堡丝苎竺!里塑ABSTRACTTheresearchofSiCfilmhavegonethroughalmostonecenturyasthesemiconinapplicationofelectricityorhardcoatinginapplicationofmechanics．ThispapersystematicallyreviewtheresearchofSiC，differentdep

4、ositionmethodofSiCemphasized．AccordingtofewworkonthepreparationofSiCbyradiofrequencyreactivemagnetronsputtering(gFRMS)，wehadtakensystematicalresearchworkonit·ThefeasibilityofSiCfilmpreparingbyRMSwithSitargetwasconfirmedbyattemptingaajustmentofthetechnicalparameter．Thentheeffectofdifferentdeposition

5、parametersandannealingtemperatureonthemorphologyandstructureweresystematicallystudied．ThegrowthmechanismofSiCfilmWasdiscussed．First,influenceofparametersoncoatings’morphologyandstructureweresystematicallystudied，suchasthesputteringpower，methanepartialpressure，subtracttemperature，biasvoltage，etc．the

6、optimizeddepositionparameterofSiCcoatingWasdecided：thefluxofAr／CI-14mixgasis30ml／min,CH4：At4：26，thesputteringpoweris200w,biasvoltageis25V．Second，itcaneffectivelyimprovegrowthvelocityandqualityofSiliconcarbide(SiC)filmbyadoptingthebiasvoltagestepbystepandintroducingthemiddlecarbonizationlayerdurings

7、puttering．Third，underourdepositioncondition,thestructureofsiliconcarbide(SIC)filmdepositedbyRFRMSisnon-crystalline．Throughproperheattreatment，thestructureofcoafingchangesintonana-crystalline．Withtheincreasi