立方氮化硼薄膜的制備和機理研究.pdf

1、立方氮化硼(cBN)是一種人工合成的半導體材料,具有良好的物理化學性質(zhì),在熱學,力學,光學,電子學等方面有著廣泛的應用前景,因此立方氮化硼薄膜的制備和性質(zhì)研究受到的廣泛的關(guān)注。本文研究了立方氮化硼薄膜生長時氧的作用和直流偏壓條件下的制備。
　　 以hBN為靶用射頻濺射法在Si基片上制備立方氮化硼薄膜,工作氣體為氬和氮的混合氣體。工藝參數(shù)有射頻功率,基片的偏壓和溫度,工作氣體中的氮氣含量。實驗發(fā)現(xiàn)立方氮化硼薄膜的生長條件窗口?；?/p>

2、的偏壓對立方相的生長有重要的影響,存在偏壓閾值,低于這個值立方氮化硼就沒法生長,偏壓閾值與其他的工藝參數(shù)有關(guān),在我們的實驗中直流偏壓,在射頻功率為130w時,偏壓閾值為-160V。工作氣體中氮氣含量也有閾值,我們的閾值為1.5％。
　　 在氮氣充足的情況下,氧氣的引入對立方相的形成有阻礙作用,氧氣量很大時,立方相將沒法形成。氮氣含量在立方相形成的閾值附近時,少量氧氣對立方相的形成有促進作用。這個現(xiàn)象的主要原因是氧更易與硼結(jié)合,少

3、量氧氣在工作氣體中氮氣含量不足時有助于氮硼化學配比的獲得,氧氣含量過高時又阻礙化學配比的獲得。
　　 利用計算機模擬氮化硼的沉積過程,研究了離子轟擊對薄膜組分的影響,離子的能量和角度對薄膜濺射的效果有較大的影響。離子入射角為60°時離子對薄膜的濺射率最大,而隨著離子能量地增加,濺射率也會隨之增加,而氮硼濺射率之比會隨之減小。模擬結(jié)果說明在氮含量不足情況下離子轟擊可以使薄膜的氮硼組分比達到立方相生長的理想比1:1從而有助有立方相的