本文關(guān)鍵詞：射頻磁控濺射制備TaN薄膜及其性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氮化鉭薄膜具備很多過渡金屬氮化物薄膜不具備的很多優(yōu)良性能,尤其是TaN薄膜具有高熱穩(wěn)定性、低電阻率、高熔點、界面穩(wěn)定、高硬度等特點,而被廣泛用作微電子領(lǐng)域集成電路中的金屬和半導體或者介質(zhì)之間的防擴散層。高密度集成電路在運行時,需要把產(chǎn)生的熱量很快散發(fā)掉,以減少熱噪聲和避免降低CPU運行速度。計算機芯片(IC)及其集成電路散熱效果與所用材料和薄膜的熱擴散系數(shù)直接相關(guān)。另外當TaN薄膜用作防擴散層時候,通常要求具有較小的表面粗糙度,這樣就可以減小與電路了之間的摩擦損耗。然而在已經(jīng)開展的實驗研究中,對于TaN薄膜表面粗糙度的研究報道很少,對于TaN薄膜熱擴散系數(shù)的研究幾乎沒有。因此制備出高質(zhì)量的TaN薄膜,并且研究其表面粗糙度和熱擴散系數(shù)具有很重要的現(xiàn)實意義。本文采用射頻磁控濺射法,采用直接轟擊TaN靶材的方式在Si02基底沉積TaN薄膜。采用控制變量法研究了濺射功率、壓強、基底溫度等工藝參數(shù)對于TaN薄膜沉積速率、結(jié)構(gòu)、表面粗糙度和熱擴散系數(shù)的影響。研究發(fā)現(xiàn)：1：沉積速率隨著濺射功率和基底溫度的增加而增加,當濺射壓強為1.0Pa時沉積速率最大,增大或者減小壓強都會降低濺射速率。2：TaN薄膜的結(jié)構(gòu)和表面粗糙度對工藝參數(shù)比較敏感。當濺射功率為200W、濺射壓強為1.0Pa、襯底溫度為300℃時可以獲得結(jié)構(gòu)和表面粗糙度都比較理想的TaN薄膜。3：工藝參數(shù)主要通過影響TaN薄膜的結(jié)構(gòu)和厚度對熱擴散系數(shù)產(chǎn)生影響,厚度越大,結(jié)晶效果越好的薄膜熱擴散系數(shù)越大。4：與傳統(tǒng)反應濺射相比,使用直接濺射TaN靶材的方法制備的TaN薄膜具有(111)方向的擇優(yōu)生長,這有利于增大薄膜的熱擴散系數(shù)
【關(guān)鍵詞】：射頻磁控濺射 TaN薄膜 直接轟擊 表面粗糙度 熱擴散系數(shù)
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 引言10
• 1.2 TaN的結(jié)構(gòu)與應用10-13
• 1.2.1 TaN的結(jié)構(gòu)10-11
• 1.2.2 TaN薄膜的應用11-13
• 1.3 TaN薄膜的制備方法13-17
• 1.3.1 濺射法13-14
• 1.3.2 化學氣相沉積法(CVD)14-15
• 1.3.3 原子層沉積法(ALD)15-16
• 1.3.4 離子束輔助沉積(IBAD)16-17
• 1.4 材料的傳熱機理17-20
• 1.4.1 物質(zhì)熱傳遞概述17
• 1.4.2 分子導熱機理17
• 1.4.3 電子導熱機理17-18
• 1.4.4 聲子導熱機理18-19
• 1.4.5 光子導熱機理19-20
• 1.5 TaN薄膜的國內(nèi)外研究進展20-21
• 1.6 課題的目的、意義和內(nèi)容21-22
• 第2章 TaN薄膜的制備及表征方法22-39
• 2.1 樣品制備22-30
• 2.1.1 直流濺射原理22-23
• 2.1.2 射頻磁控濺射原理23-24
• 2.1.3 輝光放電24-26
• 2.1.4 濺射產(chǎn)額及其影響因素26-30
• 2.2 實驗裝置及操作流程30-33
• 2.2.1 實驗裝置30-31
• 2.2.2 靶材與基底選擇31
• 2.2.3 基本研究路線31-32
• 2.2.4 實驗主要工藝參數(shù)32
• 2.2.5 實驗具體操作流程32-33
• 2.3 實驗表征33-39
• 2.3.1 X射線衍射(XRD)33-34
• 2.3.2 原子力顯微鏡(AFM)34-35
• 2.3.3 薄膜激光熱導儀35-39
• 第3章 沉積參數(shù)對TaN薄膜性能的影響39-59
• 3.1 濺射功率對于TaN薄膜性能的影響39-46
• 3.1.1 濺射功率對于TaN薄膜沉積速率的影響40-41
• 3.1.2 濺射功率對TaN薄膜結(jié)構(gòu)的影響41-42
• 3.1.3 濺射功率對TaN薄膜表面粗糙度的影響42-44
• 3.1.4 濺射功率對TaN薄膜熱擴散系數(shù)的影響44-46
• 3.2 濺射壓強對于TaN薄膜性能的影響46-52
• 3.2.1 濺射壓強對TaN薄膜沉積速率的影響47-48
• 3.2.2 濺射壓強對TaN薄膜結(jié)構(gòu)的影響48-49
• 3.2.3 濺射壓強對TaN薄膜表面粗糙度的影響49-51
• 3.2.4 濺射壓強對TaN薄膜熱擴散系數(shù)的影響51-52
• 3.3 基底溫度對TaN薄膜性能的影響52-59
• 3.3.1 基底溫度對TaN薄膜沉積速率的影響53-54
• 3.3.2 基底溫度對TaN薄膜結(jié)構(gòu)的影響54-55
• 3.3.3 基底溫度對TaN薄膜表面粗糙度的影響55-57
• 3.3.4 基底溫度對TaN薄膜熱擴散系數(shù)的影響57-59
• 第4章 總結(jié)與展望59-61
• 4.1 總結(jié)59-60
• 4.2 展望60-61
• 參考文獻61-65
• 致謝65-66
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文66

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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10 王超杰;蔣洪川;張萬里;向陽;司旭;;氮流量對TaN薄膜微結(jié)構(gòu)及性能的影響[J];功能材料與器件學報;2010年01期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李佳青;氮化鉭金屬薄膜干法刻蝕的研究[D];復旦大學;2011年

  本文關(guān)鍵詞：射頻磁控濺射制備TaN薄膜及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：257678