DBD-PECVD法制备氟碳聚合物薄膜及二氧化硅薄膜的研究

摘要

氟碳聚合物(a-C:F)薄膜有着非常广泛的应用价值。该膜具有较好的疏水性，极低的介电常数(1.6-2.1)和生物相融性。作为疏水层应用在纸张、玻璃等材料上；作为介电层应用在超大规模集成电路中；作为钝化层应用在生物相融性材料中。 微电子技术和大规模集成电路的快速发展，二氧化硅(SiO2)薄膜由于其稳定的化学性质和电绝缘性质，在集成器件中显示出它的重要地位，该薄膜的制备工艺也成为集成电路制造技术中的关键工艺之一。 同时SiO2薄膜还具有硬度高、耐磨性好、绝热性好、光透过率高、抗侵蚀能力强以及良好的介电性质。 本文成功的利用低气压介质阻挡等离子体增强化学气相沉积法(DBD-PECVD)在滤纸、玻璃和硅片上分别以C4Fs，C3F8和CH2F2等离子体制备出大面积性能良好的a-C:F薄膜。 利用傅立叶红外吸收光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜、光学接触角测试仪和台阶仪对薄膜进行了检测，同时还用发射光谱对等离子体进行了诊断。 结果表明：等离子体种类和放电气压能够影响薄膜的化学成份和表面形貌。以滤纸为基底的薄膜接触角较大，具有良好的疏水性。当薄膜厚度达到160nm时，薄膜可以完全覆盖住基底表面，不改变基底性质，疏水性较稳定。 薄膜接触角与薄膜的化学成份和基底的表面粗糙度有关。C4Fs和C3Fs等离子体制备的薄膜接触角较大，CH2F2等离子体制备的薄膜中含有CHx(x=1,2,3)基团，影响它的疏水性，薄膜接触角较小。 本文也利用低气压DBD-PECVD法在硅片上采用TEOS/O2等离子体制备出性能良好的SiO2薄膜。薄膜经傅立叶红外吸收光谱，X射线光电子能谱，原子力显微镜，基于原子力显微镜的纳米压痕/纳米磨损检测，导电式原子力显微镜和台阶仪检测后研究发现，随着O2含量的增加，薄膜中碳氢化合物含量降低。 O2含量较高时，制备出的薄膜含杂质较少，结构致密，表面光滑平整。同时薄膜表面覆盖一层碳含量较高的导电软层，厚度为0.5nm-1.5nm。这个软层可能是在薄膜生长过程中，具有高能量的离子和薄膜的表面发生相互反应而生成的。

目录

文摘

英文文摘

声明

绪论

第一章等离子体介质阻挡放电简介

1.1等离子体的产生

1.2介质阻挡放电简介

1.2.1介质阻档放电原理及物理过程

1.2.2介质阻挡放电的电极结构

本章小结

第二章薄膜的表征及等离子体诊断方法简介

2.1薄膜的表征方法

2.1.1傅立叶红外吸收光谱分析(FTIR)

2.1.2 X射线光电子能谱分析(XPS)

2.1.3扫描电子显微(SEM)

2.1.4原子力显微镜(AFM)

2.1.5薄膜疏水性的测量

2.1.6薄膜厚度的测量

2.2等离子体诊断方法

本章小结

第三章氟碳聚合物薄膜的制备、表征和特性分析

3.1实验装置、实验方案及过程的简述

3.1.1实验装置简介

3.1.2实验方案及实验过程简述

3.2采用C4F8,C3F8,CH2F2为放电气体制备氟碳聚合物(a-C：F)薄膜

3.2.1放电气压对a-C：F薄膜特性的影响

3.2.2沉积时间对a-C：F薄膜疏水性的影响

3.2.3采用CF4和C2F6为反应气体

本章小结

第四章二氧化硅薄膜的制备、表征和特性分析

4.1实验装置及实验过程简述

4.2氧气含量对SiO2薄膜的影响

本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢