Ir-Si-,3-N-,4--Si（100）薄膜的生長、表征和微加工研究.pdf

1、金屬銥是面心立方結(jié)構(gòu)晶體，原子序數(shù)是77，原子重量為192.2。金屬銥擁有很多顯著特性：1.比任何一種面心立方結(jié)構(gòu)的金屬都要硬；2.高抗拉伸強度和高熔點；3.高的化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的抗氧化性；4.較高的電導(dǎo)率。該金屬的獨特性能奠定了其廣泛的應(yīng)用。 本文首先對金屬銥這種特殊的難熔金屬的發(fā)現(xiàn)做了簡單的歷史回顧，并全面概述了金屬銥?zāi)さ男阅?、特點、制備方法和發(fā)展現(xiàn)狀。金屬銥提煉于金屬鉑溶于王水后的殘留物質(zhì)，呈銀白色。由于塊體的金屬銥比較脆

2、，較難加工，使得薄膜技術(shù)應(yīng)用于該貴金屬，從而擴大了金屬銥的應(yīng)用領(lǐng)域。金屬銥薄膜與塊體金屬一樣具有優(yōu)異的特性。兩類主要的制膜技術(shù)：化學(xué)氣相沉積和物理氣相沉積，都可用于制備金屬銥?zāi)?。其中常見的是金屬有機物化學(xué)氣相沉積、電子束蒸發(fā)、脈沖激光沉積和磁控濺射。 本文選用超高真空磁控濺射方法制備金屬銥?zāi)ぁＴ摯趴貫R射的直流功率為65W，腔體壓力為2×10-7Pa，基片為700℃。在打開基片擋板之前，金屬銥靶先預(yù)濺射3min，以穩(wěn)定濺射速率和保

3、證沉積純度，所得膜厚為100nm。本文采用的基片為Si3N4/Si(100)，其中Si3N4膜是采用低壓化學(xué)氣相沉積技術(shù)生長在Si(100)基片上，膜厚為100nm。該Si3N4具有無定形結(jié)構(gòu)，可在今后的器件加工中起到腐蝕中止層的作用，同時具有改善銥?zāi)け砻嫫交鹊墓δ?，所得銥?zāi)じ鼮槊軐崱?本文采用多種測試手段對該金屬銥?zāi)みM行了形貌、結(jié)構(gòu)和性能分析。從原子力顯微鏡照片上看出，該金屬銥?zāi)さ谋砻孑^為平整光滑，在1μm×1μm面積上均方

4、根粗糙度為0.64nm。X射線衍射分析得到金屬銥的一系列峰，分別代表Ir(111)，Ir(200)，Ir(220)，Ir(311)晶面，從強度比上觀察，Ir(111)晶面取向占優(yōu)。透射電鏡結(jié)果與X射線衍射結(jié)果一致，該銥?zāi)槎嗑ЫY(jié)構(gòu)。由于X射線衍射譜上還發(fā)現(xiàn)有Ir的硅化物，透射電鏡結(jié)果中也發(fā)現(xiàn)有非銥的晶相存在，可能是高溫沉積導(dǎo)致基片與金屬銥發(fā)生反應(yīng)，生成銥的硅化物，因此需要深入研究。電性能是設(shè)計和加工金屬銥薄膜器件的重要參數(shù)。運用四探針法