电子回旋共振(ECR)等离子体的研究和应用

近年来,在低气压、低温等离子体研究和应用中的一个重要发展是微波电子回旋共振放电。由于它是一种无极放电,能够在低气压下产生高密度、高电离度、大体积均匀的等离子体,所以在等离子体物理研究,表面处理和薄膜制备等应用中,成为一个十分引人注目的新领域。本文综述了ECR放电的基本物理过程和实验研究概况,介绍了ECR等离子体在表面处理、镀膜和离子源等方面应用的最新结果。

超低介电常数材料和多孔SiOCH薄膜

集成电路的特征尺寸将降低到 0 .1μm ,这时器件内部金属连线的电阻和绝缘介质层的电容所形成的阻容造成的延时、串扰、功耗已经成为限制器件性能的主要因素。目前集成电路的金属连线 /介质层材料为铝 /二氧化硅配置 ,用电阻更小的铜取代铝作金属连线 ,用低介电常数 (低K)材料取代二氧化硅作介质层成为科学意义重要、应用价值巨大的研究课题 ,微电子器件正经历着一场材料的重大变革中。本文着重评述了纳米尺度微电子器件对低介电常数 (低k)薄膜材料的要求 ,介绍了多孔硅基低k薄膜的研究进展。

氧分压对ITO膜性能的影响

详细研究了氧分压对于反应蒸镀的ITO膜的透光率,方阻的影响。氧分压决定了膜成份的化学计算比和氧空位浓度,适当的选择氧分压可以获得具有高透光率和低方阻的膜。

ECR等离子体沉积系统中等离子体特性的模拟

本文建立了一个物理模型，编写了数值程序，模拟了微波电子回旋共振（ＥＣＲ）等离子体流的特性。假定等离子体中的电子服从玻尔兹曼关系，离子在从共振区流向衬底的过程中与中性气体发生电荷交换和弹性碰撞。根据等离子体区应满足的电荷准中性条件，采用蒙特卡罗方法可计算出自恰的等离子体电位及离子密度分布。从而分析了磁场形态和气压对等离子体密度空间分布，入射到衬底上的离子通量和平均能量的影响，结果表明：磁场形态和气压都可用来独立控制等离子体流的性能，这对于使用该种等离子体源进行薄膜沉积和刻蚀有一定的理论指导意义。

微波ECR等离子体技术及其在材料加工中的应用

本文简要介绍了微波ＥＣＲ等离子体技术的原理，评述了近年来这种技术在ＣＶＤ、ＰＶＤ、刻蚀等方面的研究和应用的进展。

使用ECR等离子体沉积和刻蚀非晶碳薄膜

用苯作源气体在一个微波电子同回旋共振等离子体系统中沉积了含氢非晶碳薄膜，研究了学积参数对膜的生长速率的影响。为了探索种薄膜在干刻蚀工艺过程中用作掩原可能性，还研究了它在氧等离子体中的刻蚀性能。结果表明非晶碳膜对于氧等离子体具有高的抗刻蚀性，其刻蚀率不仅与刻蚀的过程参量有关，而且决定于膜的沉积条件。

ECR等离子体气相沉积装置磁场形态的计算(英文)

本文介绍了微波电子回旋共振等离子体气相沉积装置的磁场设计原理和计算方法,给出了几种电流强度、线圈间距等主要参量下的磁场形态.

偏压对多弧离子镀TiN膜层的影响

主要运用多弧离子镀技术研究了偏压对不锈钢基片上镀制的TiN膜层的影响,运用扫描电子显微镜(SEM),X-射线衍射仪(XRD)和附着力测定仪研究了膜表面的钛滴、针孔、膜的取向和临界载荷等性能。结果表明:低偏压下膜表面的针孔密度较小,高偏压下钛滴趋于细化。划痕试验表明:在150～200V偏压下膜层的临界载荷最佳。

微波ECR等离子体辅助反应蒸发沉积ITO膜

发展了一种新型的微波电子回旋共振等离子体（ＥＣＲ）辅助反应蒸发沉积薄膜的方法，并且使用它成功地在低气压（１０￣（－２）Ｐａ）、低温基片（３０～１００℃）上，不作后处理，直接制备出了附着力强，透光率高于８５％，方阻低于１００Ω／□的ＩＴＯ膜。

CVD金刚石薄膜的成核机制

已有许多有效的方法用来提高CVD金刚石薄膜的成核密度。

TiN/NbN纳米多层薄膜的交变应力场和超硬效应

为了研究纳米多层薄膜的超硬效应 ,采用反应溅射法制备从 1 4nm至 2 7nm不同调制周期的一系列TiN/NbN纳米多层膜。高分辨电子显微镜对薄膜的调制结构和界面生长方式的观察发现 ,TiN/NbN膜具有很好的调制结构 ,并呈现以面心立方晶体结构穿过调制界面外延生长的多晶超晶格结构特征。显微硬度测量表明 ,TiN/NbN纳米多层膜存在随调制周期变化的超硬效应。薄膜在调制周期为 8 3nm时达到HK39 0GPa的最高硬度。分析认为 ,两种不同晶格常数的晶体外延生长形成的交变应力场 ,对材料有强化作用 。

ZnO:Al透明导电膜的制备及其性能的研究

利用脉冲激光法制备了 Zn O:Al透明导电膜。通过对膜进行霍尔系数测量及SEM、XRD测试分析 ,详细研究了靶材中的化学配比 (掺杂比 )对膜的透光率和电阻率的影响。结果表明 :掺杂比、氧分压强影响着膜的电学、光学性能和膜的结晶状况。从电学分析看出 :掺杂比从0 .75%增至 1 .5%过程中 ,膜的载流子浓度、透光率 (在波长大于 50 0 nm的范围 )和光隙能相应增大。在氧分压强为 0 Pa(不充氧 )、掺杂比为 1 .5%左右时沉积的膜 ,其电阻率达到最小 ,其值为 7.1× 1 0 -4 Ω cm,且在可见光区其透光率超过了 90 %。

HfO_2在CHF_3,Ar和H_2的感应耦合等离子体中的刻蚀行为

通过改变偏压功率和气体气压的宏观条件 ,利用CHF3 ,Ar和H2 的感应耦合等离子体 (ICP)对HfO2 和RZJ 30 6光刻胶进行了刻蚀选择性实验研究。结果表明 ,HfO2 与等离子体化学相互作用的刻蚀产物属于非挥发性的 ,容易造成边墙的堆积而形成“驼峰”形 ,因而需要借助于Ar+ 的辅助轰击来消除边墙堆积 ,典型的HfO2 /光刻胶的刻蚀选择比在 0 2～ 0 .5之间。在射频源功率 4 0 0W、气压 0 5Pa、射频偏压 - 4 0 0V、流量比为Ar∶CHF3 ∶H2 =4 0sccm∶18sccm∶2sccm的优化条件下 ,利用感应耦合等离子体刻蚀特性 ,对光刻胶作为掩膜的HfO2 /BK7玻璃进行刻蚀 ,扫描电镜的测试结果表明 ,光栅的图形转移效果较好。红外激光波长为 10 6 4nm时 ,所测得的光栅二级衍射效率在 71%以上。

永磁微波ECR等离子体CVD低温淀积SiNx薄膜

发展了永磁微波ＥＣＲ等离子体ＣＶＤ低温淀积氮化硅薄膜的技术，在低于６０℃的基片温度下。

低温氧等离子体对有机薄膜改性的研究

在氧等离子体中对聚乙烯醇、海藻酸钠、聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇脂等有机薄膜进行表面处理。研究了处理时间、放电电流和气压对膜的亲水性的影响。结果表明，经氧等离子体处理后，薄膜表面的含氧极性基团增加了，亲水性得到了改善。但是４种薄膜经等离子体处理后其亲水性变化的程度并不相同，按照接触角减小的程度来排序依次为聚乙烯醇、海藻酸钠、聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇脂。这意味着，等离子体辐照有机薄膜对其亲水性改善的效果依赖于薄膜本身的表面结构。

源气体流量比对F-DLC薄膜结构的影响

以高纯石墨作靶、CHF3/Ar作源气体采用反应磁控溅射法制备出了氟化类金刚石 (F -DLC)薄膜。拉曼光谱表明 ,CHF3相对流量的增加会引起薄膜的D峰与G峰强度之比I(D) /I(G)减小 ,晶粒增大 ,芳香环结构比例下降。红外吸收光谱分析证实了这些推论 ,指出这是由于薄膜中氟含量上升的结果。

轴向二极场MWECR－CVD系统等离子体特性的实验研究

本实验设计了永磁非对称轴向二极场ＭＷＥＣＲ－ＣＶＤ系统，并对系统的等离子体特性进行了研究，获得了等离子体空间分布的图像以及气压对等离子体参数的影响。

基片温度对直流辉光等离子体辅助反应蒸发法沉积的ITO膜性能的影响

使用直流辉光等离子体辅助反应蒸发法沉积了ＩＴＯ透明导电膜。通过膜的霍尔系数测量及ＸＲＤ、ＳＥＭ分析，详细研究了沉积时的基片温度对膜的透光率和电阻率的影响。结果表明：基片温度影响膜的载流子浓度，霍尔迁移率以及膜的结晶程度。当基片温度为１５００Ｃ附近时所沉积的膜具有较高的载流子浓度和迁移率，因而电阻率最低，而且结晶良好，具有高的透光率。试验中还研究了加热退火对膜性能的影响。结果表明：后处理（加热退火）的效果与成膜时的基片温度有密切关系。在低基片温度下沉积的膜经过后处理其透光率得到较大改善但电阻率有所上升，在高基片温度下沉积的膜经过后处理其导电和透光性能都变差。存在一个适中的基片温度区，在该温度下采用直流辉光等离子体辅助反应蒸发法可以不必进行后处理，直接沉积出性能良好的ＩＴＯ透明导电膜。

反应磁控溅射法沉积的氟化类金刚石薄膜的结构分析

以高纯石墨作靶、Ar/CHF3作源气体采用射频反应磁控溅射法室温下制备了氟化类金刚石薄膜(F DLC)。发现随着射频功率的增加,F DLC薄膜拉曼光谱的D峰与G峰强度之比ID/IG加大,薄膜中芳香环式结构比例上升。红外吸收光谱则显示射频功率增加导致薄膜中的氟含量上升,氟原子与碳原子以及芳香环的耦合加强。控制射频功率可以有效调制薄膜中的氟含量以及芳香环结构的比例,F DLC可能成为热稳定性较好的碳氟薄膜。