Тверді плазмохімічні a-SiCN-покриття

Abstract

Аморфні SiCN-покриття було осаджено на кремнієві підкладки методом плазмохімічного осадження (PECVD) з використанням гексаметилдісилазану в якості основного прекурсора. Досліджено вплив температури осадження на структуру, хімічний склад і механічні властивості покриттів. Встановлено, що при температурах до 400 °С мало місце осадження гідрогенізованих аморфних SiCN (a-SiCN:H)-покриттів, твердість яких не перевищує 23 ГПа. З подальшим підвищенням температури розподіл міцних зв’язків Si–C, Si–N і C–N в покриттях практично не змінюється, а кількість слабких водневих зв’язків С–Н, Si–H і N–H зменшується. Як наслідок такого перерозподілу хімічних зв’язків при температурах 650–700 °C осаджуються a-SiCN-покриття з твердістю понад 32 ГПа. Відпал у вакуумі при 1200 °С не впливає помітно на структуру, твердість і модуль пружності a-SiCN-покриттів.

Аморфные SiCN-покрытия были осаждены на подложки из кремния методом плазмохимического осаждения (PECVD) с применением гексаметилдисилазана как основного прекурсора. Исследовано влияние температуры осаждения на структуру, химический состав и механические свойства покрытий. Установлено, что при температурах до 400 °С происходит осаждение гидрогенизированных аморфных SiCN (a-SiCN:H)-покрытий, твердость которых не превышает 23 ГПа. При дальнейшем повышении температуры распределение сильных связей Si–C, Si–N і C–N в покрытиях практически не изменяется, а количество слабых водородных связей С–Н, Si–H и N–H существенно уменьшается. В результате такого перераспределения химических связей при температурах 650–700 °С осаждаются a-SiCN-покрытия с твердостью до 32 ГПа. Отжиг в вакууме при 1200 °С не оказывает заметного влияния на структуру, твердость и модуль упругости a-SiCN-покрытий.

Amorphous SiCN coatings have been deposited on silicon substrates by plasmochemical technique (PECVD) using hexamethyldisilazane as basic precursor. The effect of deposition temperature on structure, chemical composition and mechanical properties of coatings has been studied. It was found that deposition of hydrogenated amorphous SiCN (a-SiCN:H) coatings take place at temperatures lower 400 °С with hardness < 23 GPa. Distribution of strong Si–C, Si–N і C–N bonds in coatings at further increase of temperature is not changed practically and number of weak hydrogen bonds С–Н, Si–H and N–H decreased considerably. The hardness of a-SiCN coatings increase up to 32 GPa at deposition temperatures from 650 to 700 °С in results of such rearrangement of chemical bonds. Annealing in vacuum at 1200 °C doesn’t effect appreciably the structure, hardness and elastic modulus of a-SiCN coatings.