中频反应磁控溅射制备AlN薄膜的工艺研究

利用中频反应磁控溅射成功制备了AIN薄膜。研究了过程参数例如靶电流、溅射气压和氮浓度对AIN薄膜沉积速率和光学性能的影响规律。实验结果表明，在优化制备工艺的基础上，能够制备出具有优良光学性能（高折射率、低消光系数、高透射率）的AIN薄膜。     

中频磁控反应溅射制备c轴择优取向AlN薄膜

通过中频磁控反应溅射,在Si(100)衬底上沉积AlN薄膜,并用X射线衍射、扫描电子显微镜和Raman光谱表征AlN薄膜的微观特征.实验中,研究了氮分压、靶基距、溅射功率对AlN薄膜质量的影响,并优化参数制备高质量的c轴取向的AlN薄膜.结果表明,提高溅射功率、降低靶基距以及降低氮分压,有利于c轴择优取向AlN的生长.在优化条件下制备的AlN薄膜具有高度c轴取向,(002)摇摆曲线的半高宽为5.7°,Raman光谱E2(high)声子峰的FWHM为13.8cm-1.     

射频磁控反应溅射制备Al2O3薄膜的工艺研究

采用射频磁控反应溅射法,以高纯Al为靶材,高纯O2为反应气体,在不锈钢和单晶Si基片上成功地制备了氧化铝(Al2O3)薄膜,并对氧化铝薄膜的沉积速率、结构和表面形貌进行了研究.结果表明,沉积速率随着射频功率的增大先几乎呈线性增大而后缓慢增大;随着溅射气压的增加,沉积速率先增大,在一定气压时达到峰值后继续随气压增大而减小,同时随着靶基距的增大而减小;随着氧气流量的不断增加,靶面溅射的物质从金属态过渡到氧化物态,沉积速率也随之不断降低.X射线衍射图谱表明薄膜结构为非晶态;用原子力显微镜对薄膜表面形貌观察,薄膜微结构为柱状.     

辅助离子束对中频孪生磁控反应溅射制备氧化钛光学薄膜的影响

本文利用孪生靶50 kHz中频磁控反应溅射的方法,在多孔阳极层离子束源产生的低温离子束辅助条件下制备了光学性能良好的氧化钛薄膜。利用原子力显微镜、分光光度计、椭圆偏振光谱仪研究了离子束功率以及退火温度对氧化钛薄膜形貌、光学折射率和消光系数、孔隙率等的影响。结果表明:利用中频孪生磁控溅射的方法将沉积工艺控制在反应过渡区,可以有效的抑制钛靶中毒和阳极消失,反应溅射过程稳定;辅助离子束提高了等离子体的电荷密度;氧化钛薄膜堆积密度和光学折射率也有所提高,薄膜表面趋于平坦,孔隙率降低。氧化钛薄膜在高温退火处理时由于出现从非晶到多晶转变以及晶体长大与转变,结构逐渐趋于完整,表面粗糙度不断增加;800℃时完全转化为金红石相,晶粒直径约70 nm。     

磁控反应溅射TaN薄膜的结构和性能

采用磁控溅射仪制备了ＴａＮ薄膜,研究了不同氮分压条件下ＴａＮ薄膜的成份、结构和力学性能。结果表明,氮分压在０．２＊１０＾－１Ｐａ时镀层由两相混合物正方的β－Ｔａ和面心立方结构的δ－ＴａＮ组成。而氮分压在０．４＊１０＾－１－０．８＊１０＾－１Ｐａ时,得到单相六方ＴａＮ结构。     

磁控反应溅射制备GexC1-x薄膜的特殊性分析

利用射频磁控反应溅射法 ,以 Ar,CH4 为原料气体 ,在较宽的工艺参数范围内制备出了 Gex C1- x薄膜 ,用干涉法测量了薄膜的厚度 ,对 Gex C1- x薄膜的沉积速率和 Ge原子百分比进行了研究。结果表明 ,Gex C1- x薄膜的沉积速率并没有随着靶中毒后而显著下降 ,甚至略有提高 ,而且 Ge原子百分比可以任意变化 ,表现出与通常磁控反应溅射法不同的特征 ,这与靶中毒之后反应气体粒子在靶面和基片上的反应特点有关。这一结论对磁控反应溅射法制备碳化物有普遍意义。     

反应溅射GexC1—x薄膜的沉积速率

系统地研究了射频磁控反应溅射中工艺参数ＧｅｘＣ１－ｘ薄膜沉积率的影响，结果表明，当气体流量比过某值后，沉积速率较大的下降。沉积速率随射频率功率的增大而增大，某工作气压下有沉积速率的最大值，薄膜厚度时间增长规律在出现靶中毒及未出的靶中毒的情况下略有差别。     

沉积时间对磁控反应溅射制备TiO2薄膜性能的影响

应用直流磁控反应溅射法,在玻璃基体上制备了具有光催化活性的TiO2薄膜.TiO2薄膜的厚度随沉积时间的增加而均匀增长.基体温度则在溅射的最初1h很快上升到110℃,溅射7h基体温度不超过130℃.溅射2h得到的是非晶态TiO2薄膜,而溅射3～7h制备的薄膜为锐钛矿型结构.非晶态和小晶粒TiO2薄膜的紫外一可见透射光谱谱带边沿与结晶较好的TiO2薄膜相比有明显的蓝移,薄膜的透射率随沉积时间的增加而下降.钛以四价钛的形式存在于TiO2薄膜中.TiO2薄膜的光催化活性随沉积时间争薄膜厚度的增加而有较大提高.     

直流磁控反应溅射制备IrO2薄膜

为研究氧化依（ＩｒＯ_２）对ＰＺＴ铁电薄膜疲劳性能的影响,利用直流（ＤＣ）磁控反应溅射（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）工艺成功地在ＳｉＯ_２／Ｓｉ（１００）衬底上制得了高度取向的ＩｒＯ_２薄膜．并在其上制成ＰＺＴ铁电薄膜．讨论了溅射参数（溅射功率、 Ａｒ／Ｏ_２比、衬底温度）以及退火条件对氧化铱薄膜的结晶、取向和形态的影响．     

直流磁控反应溅射制备ZAO薄膜工艺参数的研究

本文对直流磁控反应溅射制备ZAO薄膜的工艺作了具体分析，探讨了沉积温度、氧分压、Al含量和靶基距等对ZAO薄膜的电阻率、可见光区透射率的影响。     

生长温度对纳米AlN薄膜的表面形貌和结晶特性的影响

采用射频(RF)反应磁控溅射方法制备了具有原子级平滑表面的纳米AlN薄膜。利用傅立叶红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、卢瑟福背散射(RBS)等分析方法对不同实验条件下合成的AlN薄膜进行了表征，研究了不同沉积温度(室温约550℃)下的AlN薄膜的表面形貌特征和结晶特性，探讨了AlN薄膜表面形貌的变化规律及纳米薄膜的形成机制。分析结果显示：不同沉积温度下合成的AlN薄膜均具有原子量级平滑的表面，薄膜表面粗糙度(RMS)为0．2～0．4nm，且不随沉积温度的增加而发生明显变化；薄膜的晶粒尺度为20～30nm，薄膜的折射率随沉积温度的增加而增加。     

氧分压对RF磁控溅射ZrO2薄膜生长特性的影响

采用反应射频(RF)磁控溅射法在n型(100)单晶S基片上沉积了ZrO2膜,研究了氧分压与ZrO：薄膜的表面粗糙度和沉积速率、SiO2中间界层的厚度以及ZrO2薄膜的折射率之间关系。结果表明：随着氧分压增高,薄膜的沉积速率降低,表面粗糙度线性地增加;在低的氧分压情况下,Si基片表面的本征SiO2层的厚度增加幅度较小,在高的氧分压情况下,Si基片表面的本征SiO2层的厚度有较大幅度地增加;在O2／Ar混和气氛下,溅射沉积的ZrO2薄膜的折射率受氧分压的影响不显著,而在纯氧气气氛环境下,ZrO2薄膜的折射率明显偏低,薄膜的致密性变差。     

反应磁控溅射法制备厚度均匀分布超高导电性TiN电极薄膜

微电子器件的迅速发展对TiN电极薄膜电阻率、表面粗糙度以及厚度均匀性均提出了更高的要求。本文采用半导体工艺兼容的反应磁控溅射技术在单晶硅上制备TiN薄膜。通过XRR、GIXRD、四探针测试仪和AFM等表征手段系统研究了衬底偏压、工作气压和溅射电源对薄膜晶体结构和电阻率的影响规律。结果表明,当采用直流电源进行溅射镀膜时,在-200 V的衬底偏压和0.3 Pa的工作气压下,得到了沿(200)晶面择优生长、表面粗糙度为0.7 nm、电阻率为38.7 μΩ·cm 的TiN薄膜。在该工艺条件下,分别采用直流和射频电源在4英寸单晶硅衬底上制备TiN薄膜。最终采用射频电源可获得高导电性、原子级平滑且厚度均匀分布的薄膜。分析发现:在使用射频电源的放电溅射过程中,高频交变电场使放电空间的电子在电极之间震荡,产生比直流放电更有效的碰撞电离,因此射频磁控溅射比直流磁控溅射沉积的薄膜更致密。     

直流磁控溅射制备铝薄膜的工艺研究

采用直流磁控溅射方法，以高纯Al为靶材，高纯Ar为溅射气体，在玻璃衬底上成功地制备了铝薄膜，并对铝膜的沉积速率、结构和表面形貌进行了研究。结果表明：A1膜的沉积速率随着溅射功率的增大先几乎呈线性增大而后缓慢增大；随着溅射气压的增加，沉积速率先增大，在一定气压时达到峰值后继续随气压的增大而减小。X射线衍射图谱表明Al膜结构为多晶态；用扫描电子显微镜对薄膜进行表面形貌的观察，溅射功率为2600W，溅射气压为0．4Pa时制备的Al膜较均匀致密。     

装饰薄膜ZrN的中频反应磁控溅射沉积工艺研究

利用中频反应磁控溅射技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢基底上沉积ZrN薄膜。通过控制N/Ar、溅射功率和基体偏压等参数,得到不同实验条件的ZrN膜层。通过对膜层颜色测量和AES分析,研究N分压强对ZrN膜层质量的影响。实验结果表明：工作气压0.3Pa,溅射功率5kW,基体偏压-150V、占空比50%等工艺参数一定的前提下,N分压强在不同的范围内,可以分别制备出视觉效果类似于18K、23K和纯金的氮化锆膜层。     

反应磁控溅射沉积氧化铜薄膜及其电化学性能研究

以金属铜为靶材,氧气为反应气体,采用射频磁控溅射法在不同温度的不锈钢基片上制备了氧化铜薄膜电极.采用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分别对薄膜的组成和形貌进行了表征分析.电化学测试表明,在基片温度为室温条件下沉积得到的薄膜电极比300℃基片温度沉积得到的薄膜电极首次放电容量高,达到785μAh/(cm2·μm),但循环100次后后者放电容量较高.用交流阻抗法测得锂离子在氧化铜薄膜中的扩散系数为2.46×10-15cm2/s.     

反应磁控溅射制备c轴择优取向氮化铝薄膜的研究进展

AlN薄膜在力学、光学和电子学中有着广泛的应用,而反应磁控溅射技术由于沉积温度低,成本低,非常适合沉积应用于GHz通信系统中体声波(BAW)和表面声波(SAW)器件的(002)取向的AlN薄膜.本文先概述了反应溅射的两个模型,然后综述了工艺参数包括溅射气压、溅射功率、氮气浓度、衬底温度、衬底种类、靶基距、薄膜厚度、衬底偏压、退火处理等对AlN薄膜生长和性能的影响.     

偏压对反应磁控溅射TiN薄膜结构以及性能的影响

本文采用直流反应磁控溅射技术,以Ar和N2为反应前驱气体制备了TiN功能装饰薄膜.重点研究了衬底负偏压对沉积TiN薄膜的色泽、性能及微结构的影响.采用台阶轮廓仪、X射线衍射仪、EDS能谱仪、纳米压痕仪等分析了薄膜的粗糙度、晶相、组分、纳米硬度以及弹性模量.结果表明,采用适宜的衬底负偏压调控轰击离子能量,能够有效阻止薄膜结构中空位以及缺陷的产生,从而有效避免薄膜表面的紫黑色氧化钛的生成,有利于表面光滑的金黄色TiN薄膜制备,同时使薄膜具备更优异的力学性能.实验结果还表明基体偏压可显著影响TiN薄膜的择优生长取向:随偏压增加,薄膜由(111)晶相择优生长转变为(200)晶相的择优生长,(200)晶相的薄膜比(111)晶相薄膜具有更佳的力学性能.     

直流反应溅射TiO2薄膜的制备及其性能研究

采用直流反应磁控溅射的方法,溅射高纯钛靶在ITO石英衬底上制备了TiO2薄膜.用XRD、Raman光谱、AFM和紫外-可见光分光光度计分别测试了TiO2薄膜的结构、表面形貌和紫外-可见光透射谱,研究了工艺因素中溅射气压、氧氩比和退火温度对薄膜结构的影响.采用C(胶)/TiO2/ITO三层结构研究了锐钛矿TiO2薄膜的紫外光响应.实验结果表明较低的溅射气压、合适的氧氩比和较高的退火温度有利于锐钛矿TiO2薄膜的结晶.在2 V的偏压下,锐钛矿TiO2薄膜的紫外光响应上升迟豫时间约为3 s,稳定光电流可达到2.1 mA,对紫外光的灵敏性和稳定的光响应表明TiO2薄膜有可能成为一种新的紫外光探测器材料.     

反应射频磁控溅射制备高k氧化锆薄膜及介电性能的研究

在氧气和氩气的混合气体中,在O2/Ar混和气总流量固定的条件下,通过调节O2/Ar流量比,采用反应RF磁控溅射法制备了具有高介电常数的氧化锆薄膜。通过透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)研究了O2/Ar流量比与薄膜微观组织和结构、表面平整度之间的关系,并测试分析了在不同O2/Ar流量比下溅射沉积的Al/ZrO2/SiO2/n型Si叠层结构的C V特性曲线。实验结果表明O2/Ar流量比与薄膜微观组织和结构有一定的关系。纯氧气氛下沉积的ZrO2薄膜基本上为纳米级的微晶,晶体结构为单斜结构(a=5.17、b=5.26、c=5.3、α=γ=90°,β=80.17°),在O2/Ar流量比为1∶4混合气氛下制备出了具有非晶结构的均质ZrO2薄膜;低的O2/Ar流量比下溅射得到的ZrO2薄膜样片,均方根粗糙度较低,表面平整度较好;在O2/Ar流量比为1∶4左右时,ZrO2薄膜的相对介电常数达到25。