以有機多矽烷化合物經低壓化學氣相沈積法成長碳化矽薄膜

Abstract

化學氣相沉積法 (Chemical vapor DEposition,CVD)是製膜的一種方法。碳化矽則是 多用途的材料, 用在抗磨, 抗化學藥品侵蝕的器具及光電元件。 本研究以有機多矽烷化合物 (organopolysilane) 經低村化學氣相沉積 (Low Press- ure CVD, LPCVD) 成長碳化矽薄膜。三種起始物為Tetrakis (trimethylsilyl) sil- ane(Ⅰ), Tis (trimethylsilyl)methylsilane (Ⅱ), Octamethyltrisilane (Ⅲ), 分別在溫度800-1200℃, 壓力20-35 mTorr 的條件下進行實驗。另外, 起始物(Ⅰ)以 氬氣為載氣, 流速12-120 sccm , 在溫度1200℃及1050℃的條件下進行實驗。 實驗所得薄膜經X-光繞射(x-ray diffraction) 及電子繞射 (electron diffraction ) 測得繞射圖型為β-SiC, 且晶體成長有其方向偏好性 (preferred orientation), 在(100) 矽晶片上成長的膜為(100) β-SiC, 在(111) 矽晶片上成長的膜則為(111) β-SiC。經電子能譜 (x-ray photoelectron micrscopy)及固態核磁共振光譜 (sol- id state nuclear magnetic tesonance spectroseopy) 鑑定含有SiC 。照射穿透式 電子顯微鏡 (trasmission dlectron micro-scope) 的暗視野影像 (dark field im- age), 知晶體廣泛分布於薄膜中。明視野影像 (bright field image) 顯示薄膜含有 顆粒狀。從掃瞄式電子景微鏡 (scanning electron microscope) 看到薄膜表面形狀 為顆粒狀, 且反應溫度越高, 顆粒狀越大。薄膜成長的厚度並不均勻, 大約每小時成 長0.2-0.4μm不等。 在-196℃分別收集三種起始物 LPCVD反應所產生的揮發性物質, 經過質譜儀 (mass spectroscopy) 鑑定, 均含有Me SiH, 因此推論三者熱解反應途徑類似, 所以薄膜成 長的途徑類似, 而性質也相類似。