PECVD法制備a-C：F：N薄膜的結構和穩(wěn)定性研究.pdf

1、氟化非晶碳薄膜是用于超大規(guī)模集成電路的一種重要的低介電常數(shù)材料，作為電介質薄膜其熱穩(wěn)定溫度必須達到平面工藝的溫度要求(400℃)，氟化非晶碳薄膜的低介電常數(shù)和高熱穩(wěn)定性之間存在一種相互制約關系，如何保證a-C:F薄膜介電常數(shù)相對較低的同時盡量提高其熱穩(wěn)定性成了目前倍受關注的課題。 本文選用了兩種氣體組合：CF<,4>/CH<,4>/Ar和CF<,4>/CH<,4>/N<,2>，采用PECVD 方法，在拋光的硅片和石英片上制備了

2、氟化非晶碳(a-C:F)和摻氮氟化非晶碳(a-C:F:N)薄膜，并對制備的薄膜進行了退火處理。利用橢偏儀測量了退火前后薄膜的厚度，用其變化率表征了薄膜的熱穩(wěn)定性，研究表明改變沉積溫度、射頻功率和退火溫度可以提高a-C:F薄膜的熱穩(wěn)定性，但單純依靠改變工藝參數(shù)提高熱穩(wěn)定性非常有限。 本文重點研究了摻氮對氟化非晶碳薄膜熱穩(wěn)定性的影響。由于退火后a-C:F:N薄膜的膜厚變化率比a-C:F薄膜大大減小，說明摻雜氮可以提高a-C:F薄膜

3、的熱穩(wěn)定性。FTIR分析結果顯示，氮元素有效摻入到了a-C:F薄膜中形成了a-C:F:N薄膜。通過對薄膜的FTIR、Raman分析得出：摻氮以后薄膜中sp<'2>鍵態(tài)含量明顯升高，這進一步證明摻雜氮可以提高a-C:F薄膜的熱穩(wěn)定性。 根據(jù)UV-VIS透射光譜分析了a-C:F:N薄膜的吸收系數(shù)α與光子能量h u的對應關系，求出了薄膜的光學帶隙。根據(jù)Robertson提出的簇模型解釋了光學帶隙的變化的本質原因是由于薄膜中芳香環(huán)數(shù)目或