磁控濺射法制備硅碳氮薄膜及其性能研究.pdf

1、硅碳氮(SiCN)是一種硅、碳、氮三元化合物半導(dǎo)體材料，兼具碳化硅和氮化硅兩種材料優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱力學(xué)和機(jī)械特性。在硅材料襯底上生長(zhǎng)SiCN薄膜材料成本低，且與超大規(guī)模集成電路有很好的兼容性，這些特點(diǎn)使得SiCN可作為光電器件的首選材料之一，具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
　　本論文采用射頻磁控濺射法，以氮化硅和石墨靶材作為原材料，氬氣作為工作氣體，成功制備出了SiCN薄膜材料。通過(guò)改變靶材（氮化硅、石墨）濺射功率、襯底溫度

2、和反應(yīng)腔室壓強(qiáng)等制備條件，利用相應(yīng)測(cè)試手段分析研究了制備工藝條件對(duì)SiCN薄膜在組分、結(jié)構(gòu)、形貌、光學(xué)性能和場(chǎng)發(fā)射性能等方面的影響。另外，我們進(jìn)一步探索性地研究了退火對(duì)SiCN薄膜的影響。
　　結(jié)果表明，在不同工藝條件下所制備的SiCN薄膜主要是由Si、N、C三種元素組成，元素以Si-N鍵、Si-C鍵、C-N鍵、C=N鍵、C三N鍵和C=C鍵存在，薄膜材料中含Si3N4、5H-SiC相。不同的制備工藝條件對(duì)各元素含量和結(jié)晶性都有很大

3、的影響。
　　通過(guò)改變靶材濺射功率，我們發(fā)現(xiàn)所制備SiCN薄膜材料光學(xué)帶隙隨著靶材濺射功率的增大而增大，通過(guò)計(jì)算可得其光學(xué)帶隙介于4.55和4.89 eV之間，且薄膜有很好的光透過(guò)性;隨著襯底溫度從400℃升高到700℃，所制備SiCN薄膜的光學(xué)帶隙從4.20eV減小到3.73 eV;腔室壓強(qiáng)從3 Pa增大至9 Pa時(shí)，所制備SiCN薄膜的光學(xué)帶隙從3.06 eV增大到5.14 eV。光致熒光測(cè)試結(jié)果表明所制備SiCN薄膜有兩個(gè)分