微波ECR等离子体增强磁控溅射制备氮化铝薄膜

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1、硕士学位论文微波ECR等离子体增强磁控溅射制备氮化铝薄膜MicrowaveECRPlasmaEnhancedMagnetronSputteringDepositionofAINThinFilms学号：21002034完成日期：2013年5月大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用

2、过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：丝拯丝垒篁盏蚴垄鳌立墨噬纽堑隆鱼丝蔓整遂作者签名：塞曼蜓日期：砬!生年—上一月互L日大连理工大学硕士学位论文摘要本文利用微波电子回旋共振等离子体增强非平衡磁控溅射(Mw—ECRplasmaenhancedmagnetronsputtering)的方法，采用A1靶和高纯氮气、氩气混合气体制备了A1N薄膜。首先在基底不加热时，研究不同沉积参数对A1N薄膜的影响；然后在基底加热时，讨论基底温度对AIN薄膜的影

3、响。主要的测试手段有傅立叶变换红外吸收光谱(FT一工R)、椭偏仪、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪等。当基底不加热时，FT一工R显示过短的沉积时间(十分钟、三十分钟)制备的薄膜缺陷多、密度低，而三小时的沉积时间制备的薄膜化学结构良好。溅射功率、氮氩流量比对A1N薄膜的沉积速率、结构和硬度等有不同程度的影响：溅射功率的升高导致薄膜沉积速率加快、残余应力减少和硬度增加；氮气流量的减少导致沉积速率加快和硬度增加。当溅射功率为500W，氮气流量为2SCCM时，薄膜的硬度最强，化学结构最好，且在此条件下制各的A1N薄膜，其直流电阻远远超过作为绝缘膜

4、的要求，可以作为刀具热电偶传感器的绝缘膜。当基底加热时，FT—IR显示不同的氮气流量下基底温度升高薄膜会出现不同的化学结构：氮气流量为3SCCM时，基底加热会导致薄膜中杂质成分的增加，化学结构变差；而氮气流量为2SCCM时，基底加热能够使AIN薄膜变得更致密，并且A1-N键振动加强。XRD结果显示氮气流量为2SCCM时，薄膜具有A1N(100)择优取向，且基底加热使(100)晶面衍射峰增强，晶粒尺寸变大。椭偏仪显示基底加热使薄膜的折射率增大。关键词：A1N薄膜；MW-ECR等离子体；磁控溅射；FT-IR；折射率；择优取向微波ECR等离子体增

5、强磁控溅射制备氮化铝薄膜AbstractAlNthinfilmswerepreparedbyMW·ECRplasmaenhancedmagnetronsputteringmethodwimAltargetandAr／N2mixturegas。TheinfluencesofthedepositionparametersontheA1Nfilm’Schemicalstructureandpropertieswerestudiedatroomtemperatureandthentheinfluencesofthesubstratetemperat

6、ureontheA1Nfilmswerestudied．Fouriertransforminfraredspectroscopy(FT-IR)，X-raydiffraction(XRD)，Ellipsometrymicro—hardnesstesterwereusedtostudythefilmsstructureandproperties．WhenA1Nfilmswerepreparedatroomtemperature．FT．IRindicatesthatshortdepositiontimef10minand30min3lleadmo

7、redefectand10Wdensity，threehoursdepositionshowsbetterchemicalstructure．Thesputteringpowers．gasflowratioofN2andArbothhaveinfluencesonchemicalstructure，depositionrateandhardnessofAlNfilms：WithhighersputteringpowerandlessN2flowrate．thedepositionrateofAlNfilmisfasterandhardnes

8、sishigher．Highersputteringpoweralsocauseslessresidualstress．AINfilmswerepreparedwimsputte