立方氮化硼薄膜的制備和機(jī)理研究.pdf

1、立方氮化硼(cBN)是一種人工合成的半導(dǎo)體材料,具有良好的物理化學(xué)性質(zhì),在熱學(xué),力學(xué),光學(xué),電子學(xué)等方面有著廣泛的應(yīng)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(shí)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?dú)夂?。?shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)立方氮化硼薄膜的生長條件窗口。基片

2、的偏壓對(duì)立方相的生長有重要的影響,存在偏壓閾值,低于這個(gè)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(shí)驗(yàn)中直流偏壓,在射頻功率為130w時(shí),偏壓閾值為-160V。工作氣體中氮?dú)夂恳灿虚撝?我們的閾值為1.5％。
　　 在氮?dú)獬渥愕那闆r下,氧氣的引入對(duì)立方相的形成有阻礙作用,氧氣量很大時(shí),立方相將沒法形成。氮?dú)夂吭诹⒎较嘈纬傻拈撝蹈浇鼤r(shí),少量氧氣對(duì)立方相的形成有促進(jìn)作用。這個(gè)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?dú)夂坎蛔銜r(shí)有助于氮硼化學(xué)配比的獲得,氧氣含量過高時(shí)又阻礙化學(xué)配比的獲得。
　　 利用計(jì)算機(jī)模擬氮化硼的沉積過程,研究了離子轟擊對(duì)薄膜組分的影響,離子的能量和角度對(duì)薄膜濺射的效果有較大的影響。離子入射角為60°時(shí)離子對(duì)薄膜的濺射率最大,而隨著離子能量地增加,濺射率也會(huì)隨之增加,而氮硼濺射率之比會(huì)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(dá)到立方相生長的理想比1:1從而有助有立方相的