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構晶體，原子序數是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構的金屬都要硬；2.高抗拉伸強度和高熔點；3.高的化學穩(wěn)定性和優(yōu)異的抗氧化性；4.較高的電導率。該金屬的獨特性能奠定了其廣泛的應用。 本文首先對金屬銥這種特殊的難熔金屬的發(fā)現做了簡單的歷史回顧，并全面概述了金屬銥膜的性能、特點、制備方法和發(fā)展現狀。金屬銥提煉于金屬鉑溶于王水后的殘留物質，呈銀白色。由于塊體的金屬銥比較脆

2、，較難加工，使得薄膜技術應用于該貴金屬，從而擴大了金屬銥的應用領域。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：化學氣相沉積和物理氣相沉積，都可用于制備金屬銥膜。其中常見的是金屬有機物化學氣相沉積、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膜。該磁控濺射的直流功率為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膜是采用低壓化學氣相沉積技術生長在Si(100)基片上，膜厚為100nm。該Si3N4具有無定形結構，可在今后的器件加工中起到腐蝕中止層的作用，同時具有改善銥膜表面平滑度的功能，所得銥膜更為密實。 本文采用多種測試手段對該金屬銥膜進行了形貌、結構和性能分析。從原子力顯微鏡照片上看出，該金屬銥膜的表面較為平整光滑，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)。透射電鏡結果與X射線衍射結果一致，該銥膜為多晶結構。由于X射線衍射譜上還發(fā)現有Ir的硅化物，透射電鏡結果中也發(fā)現有非銥的晶相存在，可能是高溫沉積導致基片與金屬銥發(fā)生反應，生成銥的硅化物，因此需要深入研究。電性能是設計和加工金屬銥薄膜器件的重要參數。運用四探針法