氟化非晶碳膜的微結構分析

        非晶碳膜因其構成主要單元———碳原子的價(jià)電子軌道存在sp3 、sp2 和sp1 三種雜化構型,使之具有多樣的物理化學(xué)性能,如硬度高、摩擦系數小、光學(xué)帶隙寬、抗化學(xué)腐蝕、生物相容性好,在機械、微電子、航空、生物醫學(xué)等諸多領(lǐng)域取得了廣泛的應用。近年來(lái),用調制薄膜組分、改善膜的結構方法進(jìn)一步提高其性能,成為該領(lǐng)域研究者感興趣的研究課題之一,因此,非晶碳膜的結構研究顯得至關(guān)重要。

       隨著(zhù)集成電路的快速發(fā)展,互連線(xiàn)越來(lái)越密,布線(xiàn)層數越來(lái)越多,帶來(lái)了一系列諸如功耗、延時(shí)、串擾、散熱等問(wèn)題,這些問(wèn)題制約著(zhù)集成電路性能的進(jìn)一步提高。用電阻率低的金屬作為集成電路的互連線(xiàn),用介電常數小的材料作為線(xiàn)間和層間隔離層,取代傳統上使用的Al/SiO2 系統,成為了集成電路材料的必須解決的問(wèn)題�；ミB線(xiàn)采用Cu 工藝已經(jīng)基本得到認可,對于線(xiàn)間隔離層的低介電常數材料,目前處于探索階段,主要有含氟氧化硅薄膜SiOF、聚四氟乙稀(PTFE) 以及氟化非晶碳薄膜(a2C∶F)等。氟化非晶碳薄膜由于其較低的介電常數(2.1左右) ,且有良好的熱穩定性和粘附性而備受研究者的關(guān)注。

      本研究使用CF4 和CH4 作為源氣體,用射頻等離子體增強化學(xué)氣相沉積(RF-PECVD) 法制備了a2C∶F 薄膜。利用原子力顯微鏡(AFM) 、傅里葉紅外光譜(FTIR) 和X射線(xiàn)光電子能譜(XPS) 等現代分析儀器對薄膜的結構進(jìn)行了表征,主要研究了不同溫度下制備薄膜樣品的微觀(guān)結構變化。

         以CF4 和CH4 作為源氣體,在不同沉積溫度下用RF-PECVD 方法制備了氟化非晶碳薄膜,利用原子力顯微鏡、傅里葉紅外光譜和X 射線(xiàn)光電子能譜等對薄膜的結構進(jìn)行了表征。研究發(fā)現,其它條不變時(shí),沉積溫度的變化對薄膜微觀(guān)結構影響較大,低溫度下沉積的薄膜,表面均勻、光滑,膜內F、H含量相對較高。當沉積溫度較高時(shí),薄膜表面變得粗糙,膜內F、H 含量降低,薄膜內sp2 含量升高,薄膜趨于石墨化。

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