分步偏压溅射法制备碳化硅薄膜.pdfVIP

第18卷 材料科学与工程 增刊 V01．18 Materials ScienceEngineeringSep．2000 分步偏压溅射法制备碳化硅薄膜+ 严辉1，谭利文1，宋雪梅1，王波1，陈光华1，姚振宇2，刘立明2，程业浩2 (1北京工业大学材料学院，北京100022，e—mail：hyan@bjpu．edu．cn 2中国原子能科学研究院，北京102413) 【摘要】采用分步偏压射频溅射法，通过调整衬底负偏压，在不加热的条件下成功的制各出具 有一定结晶取向的sic薄膜，傅立叶红外谱的分析表明，随着衬底偏压的增大，吸收峰位于800cm‘i附 谱Si-C特征吸收峰的FWHM表明，采用分步偏压法制备的SiC薄膜，比采用一步偏压法制各的薄膜的 质量好．从SEM测试结果表明，SiC薄膜均匀致密，表面比较光滑。同时，在不锈钢衬底上沉积了SiC 薄膜，对其防氖性能的测试结果表明氚的渗透率显著下降． 【关键词】分步偏压SiC溅射氖渗透率 膜，在村底温度500℃时，一般得到的是非晶SiC 1引 言 薄膜，而且在沉积过程中存在较强的离子和电子 辐照，容易引起成分变化和结构畸变，薄膜中含 有C—C及Si．Si同核键，沉积速率低12,31。为了 SiC作为一种高温半导体材料具有比Si性优 解决这一矛盾，本文采用分步偏压溅射法在优化 越得多的热稳定性及较宽的能带结构，适合子制 工艺的条件下制备SiC薄膜，并深入研究了分步 作抗辐射、高温、高频大功率的半导体器件。SiC 偏压对薄膜质量的影响。 作为一种性能优异的高温结构材料具有一系列与 金刚石、c-BN相似的性质，如较高的硬度(可 以用于加工工具的涂层，特别是还有可能用于核 2实验方法 反应堆中高性能的防氘渗透层涂层…)、大的高 温强度、优越的耐腐蚀性以及良好的热导性能。 因此在广泛寻求和高速发展新型能源的今天、高 射频溅射系统的频率为13．56MH，。溅射靶 质量SiC薄膜的制各成为一个重要的研究课题。 是纯度为99％的烧结SiC靶，主要杂质是作为 目前制各SiC薄膜多采用CVD法和溅射粘附剂在B。C。在制各样品过程中，采用分步偏 法，CVD法可制得纯度较高、均匀致密、附着良 压，即先在功率为280W，衬底偏压为．140V的 好的SiC薄膜，但沉积温度较高(1000C)排 条件下沉积20分种，然后把衬底偏压降低到．70V 除了在一些热敏感衬底材料上沉积的可能性，且 V，沉积时间为70分钟。溅射气体为氩气，预 薄膜内存在较大的热应力．溅射法制各的SiC薄 真空和工作气压分别为1．5×104乇和6×10_3 ’北京市青年科技骨干培养基金和北京市自然科学基金资助项目 ·612· 乇，溅射功率为280W。衬底为抛光的高阻单晶 图l给出了溅射功率为280W，衬底偏压为． Si(100)和不锈钢，衬底在沉积之前分别经过 甲苯、丙酮、乙醇和去离子水超声波处理，并在 射频功率为150W、直流偏压为一280V的条件 条件下制备的SiC薄膜的傅立叶红外光谱 下预溅射l0分钟。SiC薄膜的傅立叶红外谱是