非晶碳膜因其構成主要單元———碳原子的價電子軌道存在sp3 、sp2 和sp1 三種雜化構型,使之具有多樣的物理化學性能,如硬度高、摩擦系數小、光學帶隙寬、抗化學腐蝕、生物相容性好,在機械、微電子、航空、生物醫學等諸多領域取得了廣泛的應用。近年來,用調制薄膜組分、改善膜的結構方法進一步提高其性能,成為該領域研究者感興趣的研究課題之一,因此,非晶碳膜的結構研究顯得至關重要。

       隨著集成電路的快速發展,互連線越來越密,布線層數越來越多,帶來了一系列諸如功耗、延時、串擾、散熱等問題,這些問題制約著集成電路性能的進一步提高。用電阻率低的金屬作為集成電路的互連線,用介電常數小的材料作為線間和層間隔離層,取代傳統上使用的Al/SiO2 系統,成為了集成電路材料的必須解決的問題。互連線采用Cu 工藝已經基本得到認可,對于線間隔離層的低介電常數材料,目前處于探索階段,主要有含氟氧化硅薄膜SiOF、聚四氟乙稀(PTFE) 以及氟化非晶碳薄膜(a2C∶F)等。氟化非晶碳薄膜由于其較低的介電常數(2.1左右) ,且有良好的熱穩定性和粘附性而備受研究者的關注。

      本研究使用CF4 和CH4 作為源氣體,用射頻等離子體增強化學氣相沉積(RF-PECVD) 法制備了a2C∶F 薄膜。利用原子力顯微鏡(AFM) 、傅里葉紅外光譜(FTIR) 和X射線光電子能譜(XPS) 等現代分析儀器對薄膜的結構進行了表征,主要研究了不同溫度下制備薄膜樣品的微觀結構變化。

         以CF4 和CH4 作為源氣體,在不同沉積溫度下用RF-PECVD 方法制備了氟化非晶碳薄膜,利用原子力顯微鏡、傅里葉紅外光譜和X 射線光電子能譜等對薄膜的結構進行了表征。研究發現,其它條不變時,沉積溫度的變化對薄膜微觀結構影響較大,低溫度下沉積的薄膜,表面均勻、光滑,膜內F、H含量相對較高。當沉積溫度較高時,薄膜表面變得粗糙,膜內F、H 含量降低,薄膜內sp2 含量升高,薄膜趨于石墨化。

PDF下載：氟化非晶碳膜的微結構分析