Вплив умов осадження і відпалу на нанотвердість аморфних Si–C–N-плівок

Abstract

Наведено експериментальні результати по тонких Sі–C–N-плівках, одержаних плазмохімічним методом із гексаметилдісилазану. Досліджено вплив потужности високочастотного газового розряду, кількости доданого до реактивної суміші азоту, зміщення на підкладкотримачеві, температури підкладкотримача та додаткового вакуумного відпалу на властивості плівок. Встановлено, що до зміни умов осадження найбільш чутливими виявилися нанотвердість (Н) та модуль Юнґа (Е) плівок. Із параметрів осадження найбільший вплив на величини Н та Е створюють температура підкладкотримача та зміщення на ньому. Збільшення кількости доданого азоту, зміщення та температури підкладкотримача сприяє підвищенню значень Н та Е, що пов’язане з ростом чисельности Si–C- і Si–N-зв’язків. При нарощуванні потужности розряду — усе навпаки: Н і Е зменшуються завдяки переважаючому впливу Si–О-зв’язків. За всіх умов осадження формується аморфна структура плівок, шерсткість поверхні яких порівнянна з шерсткістю поверхні кремнієвої підкладки. Високотемпературний відпал у вакуумі до 1000С не впливає помітно на структуру, морфологію поверхні та величини Н і Е плівок.

Приведены экспериментальные результаты по тонким Sі–C–N-плёнкам, полученным плазмохимическим методом из гексаметилдисилазана. Исследовано влияние мощности ультравысокочастотного газового разряда, количества прибавленного к реактивной смеси азота, смещения на подложкодержателе, температуры подложкодержателя и дополнительного вакуумного отжига на свойства плёнок. Установлено, что к изменению условий осаждения наиболее чувствительными оказались нанотвёрдость (Н) и модуль Юнга (Е) плёнок. Из параметров осаждения наибольшее влияние на величины Н и Е оказывают температура подложкодержателя и смещение на нём. Увеличение количества прибавленного азота, смещения и температуры способствует повышению значений Н и E, что связано с ростом численности Si–C- и Si–N-связей. При увеличении мощности — всё наоборот: Н и E уменьшаются при преобладающем влиянии Si–О-связей. При всех условиях осаждения формируется аморфная структура плёнок, шероховатость поверхности которых сравнима с шероховатостью поверхности кремниевой подложки. Высокотемпературный отжиг в вакууме до 1000?C не влияет заметно на структуру, морфологию поверхности и величины Н и Е плёнок.

The results for Si–C–N films deposited by a plasma-chemical method using hexamethyldisilazane as a main precursor are reported. The influence of discharge power, an amount of added nitrogen, substrate bias, substrate temperature, and annealing on film properties is investigated. As revealed, nanohardness (H) and Young’s module (E) are the most sensitive to substrate temperature and substrate bias. An increase of most deposition parameters leads to increasing both H and E due to an enhancement of the Si–C and Si–N bonds. On the contrary, H and E decrease with increasing discharge power mostly because of formation of Si–O bonds. The deposited films are amorphous, and their surface roughness is comparable to the surface roughness of silicon substrates. Annealing in vacuum does not affect significantly on the structure, surface morphology, and values of H and E.