用于ULSI的低k氟化非晶碳膜研究

综述了用于超大规模集成电路中互连介质的氟化非晶碳膜（ａ－Ｃ：Ｆ）的制备、化学键结构、介电常数与热稳定性、填隙能力、粘附性、热导率等性能，为开发具有新型功能的低介电常数材料提供了指导。

氟化非晶碳膜结构的Raman和FTIR研究

利用反应射频磁控溅射法,以单晶Si片为衬底,在不同功率下制备了氟化非晶碳膜样品,并进行了不同温度的退火处理。采用拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱和原子力显微镜对样品的结构进行了表征。通过谱线Lorentzian分峰拟合方法,分析比较了不同功率下制备的氟化非晶碳膜sp杂化结构,得到了薄膜生长过程功率控制与结构的关系,功率增大、退火温度升高,膜内sp2相对含量增加。退火温度达到350℃时,薄膜中石墨结构明显增加。

氟化非晶碳膜的光学带隙和伏安特性

用苯 (C6H6)和三氟甲烷 (CHF3 )混合气体作源气体 ,采用永磁微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积 (MWECR CVD)技术 ,制备了氟化非晶碳膜 (a C∶F)。光学带隙的结果表明它与膜中的C、F元素含量和键结构都有关系 ;伏安特性的测量表明a C∶F薄膜的电导在低电场下呈欧姆特性 。

基体负的低偏压对氟化非晶态碳膜结构及性能的影响

为了研究基体负的低偏压Vb 对氟化非晶态碳膜的结构、纳米硬度和疏水性能的影响 ,采用等离子体浸没与离子注入装置 ,CF4和CH4作为气源 ,在不同的基体偏压下制备了一系列氟化非晶态碳膜。使用XPS、ATR FTIR和Raman谱对其成份和结构进行了表征。薄膜硬度通过纳米压痕仪进行测量 ,采用躺滴法测量薄膜与双蒸水之间的接触角来评价其疏水性能。XPS和FTIR结果表明薄膜中存在C CF、C Fx基团。Raman谱结果表明 :随着基体偏压的增加 ,薄膜从类聚合物状结构逐渐转变为类金刚石结构 ,薄膜的硬度逐渐增加。接触角测量结果表明 :在低偏压范围内 。

氟化非晶态碳膜(a-C∶F)的制备与表征

采用等离子体浸没与离子注入装置,以CF4和CH4作为源气体,在Si(100)基片上制备了含氟量不同的一系列氟化非晶态碳膜。通过XPS、FTIR和Raman对其结构进行了表征。采用躺滴法测量薄膜与双蒸水之间的接触角。薄膜硬度通过纳米压痕仪进行测量。XPS和FTIR结果表明存在C—CF、C—Fx基团和少量的氧。我们认为薄膜中存在的氧元素是由于薄膜在正常存放时发生了时效过程,其中的悬挂键发生化学吸附反应引起的。Raman和接触角测量结果表明,随着氟元素含量的逐渐增加,薄膜从典型的类金刚石状结构逐渐转化为类聚合物状结构,接触角逐渐增大。纳米压痕测量结果表明,氟元素的加入使得薄膜的硬度有很大程度的降低。

掺氮氟非晶碳膜场发射电流重复性及F-N曲线研究

采用射频等离子体化学增强型气相沉积(rF-PECVD)法沉积了掺氮氟化非晶碳膜.研究了不同射频功率下薄膜样品表面形貌及I-U特性,比较了试样I-U曲线的对称性及零点漂移;分析了直接沉积及硅陈列沉积下膜场发射电流的重复稳定性的差异;研究了不同掺氮流量比下沉积薄膜的Fower-Nord-heim曲线.研究结果表明,氮氟化非晶碳膜是良好的冷阴极发射材料.射频功率的提升,有利于薄膜质量和性能改善;硅陈列沉积FN-DLC膜场测试的场发射电流的重复性能较直接沉积的更加稳定优良;F-N曲线基本为直线,掺氮氟化非晶碳膜的场发射为冷阴极发射,逸出功随着含氮量的升高而增大.

ECR-CVD沉积a-C∶F薄膜

采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积 (ECR CVD)技术 ,用苯和三氟甲烷混合气体 ,制备了氟化非晶碳膜 (a C∶F)。用红外吸收光谱 (FTIR)和X射线光电子能谱 (XPS)分析了a C∶F薄膜的结构。FTIR结果表明 ,氟主要以C—F、CF2 的形式成键形成a C∶F薄膜 ;XPS结果进一步证明a C∶F膜中存在C—F、CF2 键 。

α-C∶F薄膜的键合结构与电子极化研究

利用微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积技术 ,通过改变微波输入功率的方法 ,沉积了具有不同结构特征的氟化非晶碳 (α C∶F)薄膜。随着微波功率从 14 0W升高到 5 6 0W ,薄膜的光频介电常数从 2 .2 6降至 1.6 8,红外光谱 (FTIR)分析表明薄膜的键结构由以CF基团为主变化到CF与CF2 基团共存。由于CF2 基团的极化比CF基团弱 ,薄膜中CF2

a-C:F薄膜的热稳定性与光学带隙的关联

以CF4和C6H6的混合气体作为气源 ,在微波电子回旋共振化学气相沉积 (ECR CVD)装置中制备了氟化非晶碳薄膜 (a C :F) ,并在N2 气氛中作了退火处理以考察其热稳定性 .通过傅里叶变换红外吸收谱和紫外 可见光谱获得了薄膜中CC双键的相对含量和光学带隙 ,发现膜中CC键含量与光学带隙之间存在着密切的关联 ,在高微波功率下沉积的氟化非晶碳膜具有低的光学带隙和较好的热稳定性 .

源气体对沉积的a-C∶F∶H薄膜结构的影响

采用微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积 (MWPECRCVD)方法 ,使用不同的源气体 (CHF3 CH4 ,CHF3 C2 H2 ,CHF3 C6 H6 )体系制备了a C∶F∶H薄膜 .由于CH4 ,C2 H2 ,C6 H6 气体在等离子体中的分解反应不同导致了薄膜的沉积速率和结构上的差异 .红外吸收谱的结果表明 ,用C6 H6 CHF3作为源气体沉积的薄膜中几乎不含H ,而用C2 H2 CHF3所沉积的薄膜中的含氟量最高 ,其相应的C F振动峰位向高频方向偏移 .薄膜的真空退火结果表明 ,a C∶F∶H薄膜的热稳定性除了取决于薄膜的CC键浓度外 ,还与CC键和其他键结构的关联有关 ,此外 ,源气体对薄膜的F

ECR-CVD制备的SiO_x/a-C:F/SiO_x多层膜的结构与介电性质

使用80％Ar稀释的SiH_4,O_2,CHF_3和CH_4作为前驱气体,利用微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR-CVD)方法制备了SiO_x/a-C:F/SiO_x多层膜。傅里叶变换红外测试结果表明了多层膜中存在大量的C-F,C=C,Si-O键,同时由于器壁的吸附效应,膜中还存在少量的Si-C和Si-F键,这些键的存在从x射线光电子能谱的深层剖析结果得到了证实。热退火的结果表明了薄膜的红外结构没有发生太大的变化,薄膜的介电常数经过400℃的退火后仅上升了8％。实验结果表明了ECR-CVD制备的SiO_x/a-C:F/SiO_x多层膜可以成为超大规模集成电路中层间绝缘层的候选材料。