CF4,CH4制备氟化非晶碳薄膜工艺研究

以CF4和CH4为源气体,用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法制备了不同工艺条件下的氟化非晶碳(a-C∶F)薄膜.发现薄膜的沉积速率和射频功率几乎成正比关系,薄膜中氟的存在是导致薄膜具有紫外吸收特性的根本原因;用傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析可知薄膜中有C-F基团的存在,使得薄膜的介电常数降低;合理控制沉积条件,可获得理想的电介质薄膜.     

ECR-CVD沉积a-C:F薄膜

采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积（ECR－CVD）技术,用苯和三氟甲烷混合气体,制备了氟化非晶碳膜（a-C:F)。用红外吸收光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分析了a-C:F薄膜的结构。FTIR结果表明,氟主要以C－F,CF2的形式成键形成a-C:F薄膜,XPS结果进一步证明a-C:F膜中存在C－F,CF2键,获得了与FTIR相一致的结果。     

氟化非晶碳膜的微结构分析

利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法,在不同的温度下制备了氟化非晶碳膜.采用原子力显微镜(AFM)、X 射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外吸收光谱(FTIR)等仪器对薄膜微结构进行了表征.研究发现,氟化非晶碳膜微观结构与薄膜生长过程温度控制密切相关,温度升高,膜内键合结构变化,sp2相对含量增加.     

ICP—CVD制备氟化非晶碳（a—C：F）薄膜的研究

本文使用CH2F2为源气体,利用电感耦合等离子体增强化学气相沉积(ICP-CVD)法在不同放电模式(连续或脉冲)、沉积气压、射频功率和位置下制备了a-C∶F薄膜.用原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌,通过FTIR、XPS对其结构进行了表征.研究结果表明:放电模式、放电气压、射频功率、基底位置均对薄膜的表面粗糙度(RMS)和组成具有重要的影响.在脉冲波模式下,增加放电气压,薄膜RMS值的变化呈现出先降低后升高的变化趋势;基底距离线圈的距离越远,所沉积薄膜的RMS值越小.而在连续波模式下,距离线圈较远的B、C位置薄膜的RMS值却相对较高.增加放电功率导致沉积薄膜的RMS值较小.本文也对CH2F2等离子体进行了发射光谱(OES)诊断研究.结果表明,对比脉冲波模式,连续波放电时等离子体中含碳物种明显减少.结合表征结果和OES结果对薄膜的生长机理进行了探讨.     

低介电常数材料和氟化非晶碳薄膜的研究进展

目前微电子器件正经历着一场材料结构的变革.由于其特征尺寸进入100nm,由内部金属连线的电阻和线间绝缘介质层的电容构成的阻容延时已经成为限制器件性能的主要因素.用电阻更小的铜取代目前使用的铝作金属连线,用低介电常数(低K)材料取代二氧化硅作线间介质成为重要的、应用价值巨大的研究课题.着重叙述了具有低介电常数的氟化非晶碳薄膜的研究进展.     

低介电常数a-C:F薄膜结构和热稳定性研究

采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积的方法以C4F8和CH4为源气体制备了非晶氟化碳(a-C:F)薄膜.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X光电子能谱(XPS)技术分析了a-C:F薄膜化学组分.FTIR分析表明a-C:F薄膜中存在CF=C(1680 cm-1)和位于a-C:F薄膜交联结构末端的CF2=CF (1780 cm-1)结构.C1s峰高斯解叠后结合态与结合能对应关系为:CF3(295 eV),CF2(293 eV),CF(291 eV),C-O(289 eV),C-CFx(x=1～3)(287 eV),以及位于a-C:F薄膜交联结构末端的C-C结合态(285 eV).位于a-C:F薄膜交联结构末端的CF3和C-C结构热稳定性较差,退火后容易生成气态挥发物并导致a-C:F薄膜厚度减小.当C-CFx交联结构增多,且位于a-C:F薄膜交联结构末端的CF3和C-C结构减少时,a-C:F薄膜热稳定性提高.     

氮掺杂氟化非晶碳薄膜光学性质的研究

用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)法制备氮掺杂氟化非晶碳(a-C:F:N)薄膜.用紫外-可见分光光谱仪、椭偏仪、傅立叶变换红外光谱仪对薄膜进行了检测.结果表明:随源气体中氮气含量的增加,光学带隙先减小后升高,折射率变化情况与之相反.在其它条件相同的情况下,升高沉积温度使得薄膜的光学带隙和折射率降低.光学带隙的大小与sp2键含量密切相关,sp2键浓度越大,薄膜的光学带隙越小.     

氟化类金刚石薄膜介电性能研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积法制备了氟化类金刚石薄膜。利用俄歇电子能谱、绝缘电阻测试仪、耐压测试仪和QS电桥对样品组分和介电性能进行了表征、分析。结果表明:薄膜的介电常数εr在2.07~2.65之间,绝缘电阻在245 MΩ左右,击穿场强在2.1 MV/cm以上,它们与膜内F的含量密切相关。     

氟化非晶碳薄膜的低频介电性质分析

研究了电子回旋共振等离子体技术沉积的氟化非晶碳(α-C：F)薄膜的低频(10^2～10^6Hz)介电性质。发现α-C：F薄膜的低频介电色散随源气体CHF3／C6H6的比例、微波入射功率而改变。结合薄膜键结构的红外分析,发现薄膜中C=C相对含量的增大是导致低频介电色散增强的原因,而C—F相对含量的增大则使低频介电色散减弱。     

太阳电池用非晶碳薄膜在黑硅衬底上的生长

利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法在黑硅和抛光单晶硅片衬底上生长非晶碳薄膜,其中变量为CH4流量,分别为10sccm、14sccm、18sccm、22sccm、26sccm.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱表征了非晶碳薄膜的结构和形貌特征.结果表明,在650℃时随着CH4流量的逐渐增加,在平整的非晶碳薄膜上C-C的sp2相团簇颗粒的直径逐渐变大.AFM测试结果显示,非晶碳薄膜表面的平均粗糙度(Ra)为0.494nm.     

真空退火对a-C:F:H薄膜的结构与光学带隙的影响

使用CF4和CH4为源气体,利用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)法制备了掺氟非晶碳(a-C:F:H)薄膜,并在N2气氛中进行了不同温度的退火.用原子力显微镜(AFM)观察了薄膜在退火前后表面形貌的变化,发现退火后薄膜表面变得平坦,疏松.用紫外-可见光透射光谱(UV-VIS)并结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)和喇曼(Raman)光谱对薄膜进行了分析,获得了薄膜化学键结构和光学带隙的变化情况;发现薄膜的化学键结构和光学带隙与真空退火密切相关,高温退火后薄膜化学键结构:CHx(x=1,2,3下同)、F-芳基、CF2和CF等基团的含量改变;薄膜的光学带隙决定于CHx、退火后CHx含量减少导致薄膜光学带隙的减小.     

射频等离子体沉积非晶碳氢薄膜及其阻隔性能

采用射频辉光放电等离子体化学气相沉积系统,,以甲烷和氩气作为工作气体在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)片和玻璃片基上沉积了非晶碳氢薄膜,利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)对碳氢薄膜的结构进行研究,并且通过透水蒸汽相对比较实验检测了PET上沉积碳氢膜的阻隔性能,详细讨论了沉积工艺参数对碳氢薄膜结构和阻隔性能的影响.实验结果证明,沉积的薄膜越厚,碳氢膜的含量越高,阻隔性能越好,沉积碳氢膜的PET阻隔性比原始PET都有明显提高,当膜厚达900nm时,阻水蒸汽透过率可提高7倍.     

(1-x)TiO_2-xTa_2O_5薄膜的光学性能研究

TiO2-Ta2O5薄膜是较新颖的光学薄膜,由均匀混合的两种化合物薄膜材料作为膜料研制而成,本文采用离子辅助蒸发的方法,以不同配比的Ta2O5和TiO2混合物为初始膜料在K9玻璃上制备了TiO2-Ta2O5混合薄膜,并对其光学性能进行研究.实验结果表明,TiO2-Ta2O5薄膜在可见光范围内有较高的透射率,消光系数在10-3～10-4数量级,折射率在1.80～2.07范围内变化(550nm),是理想的光学镀膜材料.随着Ta2O5含量从0增加到20%,光学带隙从3.266eV单调增加到3.417eV,并用Kayanuma提出的模型解释了透射谱中吸收边的漂移现象.     

SiO2层上沉积的纳米多晶硅薄膜及其特性

采用低压化学气相沉积(LPCVD)系统以高纯SiH4为气源,在p型10.16 cm<100>晶向单晶硅衬底SiO2层上制备纳米多晶硅薄膜,薄膜沉积温度为620℃,沉积薄膜厚度分别为30 nm、63 nm和98 nm.对不同薄膜厚度的纳米多晶硅薄膜分别在700℃、800℃和900℃下进行高温真空退火.通过X射线衍射(XRD)、Raman光谱、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对SiO2层上沉积的纳米多晶硅薄膜进行特性测试和表征,随着薄膜厚度的增加,沉积态薄膜结晶显著增强,择优取向为<111>晶向.通过HP4145B型半导体参数分析仪对沉积态掺硼纳米多晶硅薄膜电阻I-V特性测试发现,随着薄膜厚度的增加,薄膜电阻率减小,载流子迁移率增大.     

金刚石薄膜的发展、制备及应用

简要介绍了金刚石薄膜的发展,总结了金刚石薄膜的几种主要制备工艺并对各种工艺的优、缺点进行了分析。结合对金刚石应用的讨论,阐述了金刚石薄膜在工业领域中的应用前景和发展趋势。     

ZnO薄膜气相法制备

ZnO薄膜具有压电、光电、压敏、气敏、发光等多种特性,应用十分广泛。介绍了ZnO薄膜气相法制备原理中的各类主要方法,包括脉冲激光沉积、磁控溅射、分子束外延、金属有机化合物化学气相沉积、单源化学气相沉积和等离子体增强化学气相沉积等技术;分析了这些方法的优缺点;展望了ZnO薄膜今后的研究方向。     

氟化类金刚石(F-DLC)薄膜的红外分析

以CF4和CH4为源气体,利用射频等离子体增强化学气相沉积法,在不同条件下制备了氟化类金刚石(F-DLC)薄膜,并进行了退火处理。红外分析表明,F-DLC薄膜中主要有C-Fx(x=1,2,3)、C-C、C-H2、C-H3和C=C化学键等。低功率下制备的薄膜主要由C-C、CF和CF2键构成,功率增加时,薄膜内C-C键含量相对增加;气体流量比R(R=CF4/[CF4 CH4])增大,薄膜内F的含量增加,C-C键相对减少;高温退火后,薄膜内部分F和几乎全部的H从膜内逸出,薄膜的稳定温度在300℃以上。低功率、高流量比下制备的薄膜,F含量相对较大,介电常数较低。     

温度对化学水浴法制备ZnS薄膜的影响

采用化学水浴法在玻璃上制备了太阳能电池中的ZnS缓冲层。采用SEM、EDS、XRD和nkd-分光光度计等手段研究了水浴温度对ZnS薄膜的表面形貌、结构和光学性能的影响。结果表明,升高温度不能明显改变薄膜的结晶性、形貌和沉积生长方式,能否成膜与温度的关系也不大,但成膜速率对温度的依赖性较大。随温度的升高,薄膜的透过率先减小后增大,反射率则先增大后减小。对同一试样而言,透过率和反射率对应较好。当温度为70℃时,可制得禁带宽度为3.83eV、符合化学计量比、平整的非晶ZnS薄膜。     

Co-Se化合物薄膜的电沉积制备与表征

采用电沉积方法在SnO2玻璃基底上制备了Co-Se化合物薄膜.研究了薄膜形成的电化学机理和电沉积工艺对薄膜组成与形貌的影响,并表征了薄膜的结构与光学性质.结果表明:Co2+受预沉积Se的表面诱导还原或直接与H2SeO3的六电子还原反应产物H2Se发生反应形成Co-Se化合物;沉积电位、沉积温度和pH值均显著影响电沉积Co-Se化合物薄膜的形貌与成分;在沉积电位为?0.5V(vs SCE)、沉积温度为50℃和pH值为2.0时可制备出表面致密平整且呈六方晶型结构的富硒CoSe薄膜,其光吸收系数达到1×105 cm?1,直接带隙宽度为(1.53±0.01)eV,接近单结太阳电池光吸收层材料的理论最佳值.