等离子体增强磁控溅射沉积碳化硅薄膜的化学结构与成膜机理

以ch4和ar为工作气体,单晶硅为溅射靶,通过微波电子回旋共振(mw-ecr)等离子体增强非平衡磁控溅射方法在不同的ch4流量和沉积温度下制备了a-si1-xcx∶h薄膜.利用傅里叶变换红外(ft-ir)光谱,x光电子能谱(xps)和纳米硬度仪等表征方法研究不同沉积参数下薄膜的化学结构、化学配比和硬度的变化.结果表明:室温(25℃)下随ch4流量由5cm3·min-1增加到45cm3·min-1(标准状态)时,薄膜中si—ch2键,c—h键含量逐渐增加,si—h键变化不明显;膜中c原子百分比由28%增至76%,si原子百分比由62%降至19%.当ch4流量为15cm3·min-1时,随沉积温度的升高,薄膜中si和c原子百分比含量分别为52%和43%,且基本保持不变;膜中si—h键和c—h键转化为si—c键,薄膜的显微硬度显著提高,在沉积温度为600℃时达到29.7gpa.根据分析结果,提出了室温和高温下a-si1-xcx:h薄膜生长模型.