《氮分压对ｔａｎ薄膜的微结构和性能的影响》由会员分享，可在线阅读，更多相关《氮分压对ｔａｎ薄膜的微结构和性能的影响（2页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电子显微学报J . C h i n . E l e c t , Mic r o - S o c 1 8 ( S u p p ) 5 5 - - 5 6 1 9 9 9 年 氮分压对 T a N薄膜的微结构和性能的影响 许俊华李戈扬顾明元吴祯干 ( 上海交通大学金属基复合材料国家重点实脸室， 上海 2 0 0 0 3 0 ) 由物理气相沉积工艺制备的T . N Y W 膜) 泛应用于电阻、 电容、 薄膜集成电路和绝缘体的金 属化等， 对于T a N薄 膜的 物理性能如电 性能有了 相当的 研究3 但很少报 道T a N镀层的 机械 性能。 本文采用磁控反应溅射的方法. 制备 rT a N薄膜，
2、研究了不同氮分压对T a N薄膜的成份、 微结构和性能的影响 T a N薄膜在S P C - 3 5 0 磁探溅射仪上制备， 在射频阴极( r . f . ) 上安装纯 T a ( 9 9 . 9 9 %) 靶作为 溅射材料， 背底真空度 6 . 0 X 1 0 - “ P a ， 采用Ar - N , 混合气进行反应溅射， 其中 A r 分压为 3 . 4 X 1 0 - P a ， N2 分压分别为0 . 2 X1 0 P a , O . 4 X1 0 - P a , O . 6 X1 0 - P a 和 0 . 8 X 1 0 - P a 基片为 1 gy m 金刚砂抛光的 1 8 -
3、8不锈钢， 试样装人真空室前分别在四氯化碳和丙酮中超声清洗 1 0 mi n o基片 加热到4 0 0 去除表面吸附物后， 冷至室温进行沉积。 沉积 1 a N前先在基片上沉积约2 0 0 n m的 T i 底层以提高膜/ 基界面的结合力。T a靶功率为 NO W, 镀层总厚度异2 . 即m D / m a x - 3 A型X射线衍射仪被用来分析薄膜的晶体结构， 采用C u K- 线 平面透射样品的制 备是在 K C l 单晶上沉积约 5 0 n m的T a N薄膜， 然后在去离子水中溶去 K C l 基底， 用铜网捞出 T a N薄膜。口立 H - 7 0 0 H透射电镜作电子衍射分析。E
4、D S被用来测量薄膜的成分， 显微硬度在 MH T- 1 显微硬度仪上 测量 不同氮分压T a N薄膜的 X射线衍射分析表明: 当氮分压为 。 . 2 X1 0 P a时， 薄膜由正方的 爵 T a和面心的8 - T a N晶体组成而当氮分压为。 . 4 X1 0 - P 。 到。 . 8 X 1 0 - P a 时， T a N薄膜为单 一 的六方晶体结构， 且随氮分压的增加. 六方结构的晶面衍射峰位不变。 表 1 为不同氮分压条件 T a N薄膜的E D S成份分析、 结果表明随着氮分压的增加， 薄膜中 的氮含量增加。氮 分压在。 . 6 X 1 0 - P a 到。 . 8 X 1 0
5、- P a 时， 形成了 化学剂量比 的T a N 表 1 氮分压与T a N薄膜中成份的关系 含u氮分压( X1 0弓 ) a t . %2 . 0 4。6 . 0 8 . 11 下n 6 9 . s r, 5 1 . 9 3 ; i . 1 3 4 X . 8 1 N3 1 . 1 4 3 8 . 0 6 4 6 . 8 7 51 . 1 8 图I ( a , b ) 为 不同 氮 分 压T a N 薄 膜 的 平 面 透 射 电 子 衍 射 花 样、 图l a 为八 二 。 2 X 1 0 - P a 条 件下制备祥品的电子衍射花样 衍射环表明 T a N为多品的面心品体结构， 经测量其
6、品格常数与 X R D测得的结果相一致， 但在电子衍射中未出现洛T a的花样氮分乐为( 0 . 4 一。 . 8 ) xI 。 一 P a 的 T a N平面样品的电子衍射花样完全一致， 见图 1 6 尽管从 X D R结果得知在该氮分压下的 C a N为六方品体， 但衍射花样显示为非晶或纳米晶， 这叮能是沉积电镜样品的 T a N较薄 ( 5 0 n m) ， 晶化程度差所致。 不同氮分 压 卜 试样的显 微硬度见图2 。由图 可见， 氮分压从。 . 2 X1 。 一 P a 增加到。 . 4 XI 。 一 P a ， 硬度迅速下降; 而氮分压在 。 . 4 X1 0 - P a到 。 . 8 X1 0 - P 。 范围内硬度的 F 降趋势变小在
