论文摘要
氟碳薄膜是一种很有应用前景的集成电路用介质材料，其低的介电常数和较好的热稳定性使它可以取代传统的SiO2作为致密、高速集成电路的金属互连线间的绝缘隔离层，从而提高集成电路的速度和效率。介质阻挡放电是一种可在中高气压范围内产生非平衡等离子体的放电方式。利用介质阻挡放电沉积氟碳薄膜，是一种新颖的薄膜制备方法。该方法具有放电装置简单、耗能低、气体耗量小以及可实现在室温下多种基底上大面积成膜等优势。在总结多种氟碳薄膜沉积方法的基础上，我们利用介质阻挡放电在低气压和大气压两种气压条件下成功地制备出氟碳（FC）薄膜，并利用原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱分析（XPS）和静态接触角测量等测试手段对介质阻挡放电法沉积的氟碳薄膜进行了诊断和分析，结合介质阻挡放电等离子体特性和薄膜性能的关系，对该种方法的薄膜沉积机理进行了探讨。首次利用低气压介质阻挡放电等离子增强化学气相沉积（DBD-PECVD）方法成功制备出大面积性能良好的FC薄膜，研究发现：FC薄膜随着电源频率的增大，表面粗糙度增大；随着沉积气压的增加，薄膜表面粗糙度值减少。X射线光电子能谱分析检测结果显示随着气压从25Pa上升到125Pa，FC薄膜中CF2成分有了显著的增加，并且伴随着CF3和交联结构的减少。静态接触角测量结果显示，所有沉积出的FC薄膜均表现较高的憎水性，静态接触角在105°-112°的范围内。放电频率对薄膜沉积速率有较明显的影响，随着电源放电频率从1kHz到7kHz的增加，薄膜沉积速率也从81nm／min增加到了152nm／min。在国内首次利用大气压下介质阻挡放电法使用C4F8／Ar作为放电气体制备出FC薄膜，SEM结果显示在C4F8含量的较小时，沉积的FC薄膜较均匀，质量较高。在XPS检测结果中，随着C4F8含量的增大，促进了薄膜中交联结构的产生。