金屬胺錯化合物之低壓化學氣相沈積及薄膜成長

Abstract

化學氣相沉積法 (Chemical vapor Deposition,CVD)系將反應物氣體通過基板 (sub- strate) , 在基板上對反應物氣體施加能量使其活化而進行化學反應, 沉積於基板表 面形成薄膜 (coat-iong thin films) 之技術。 金屬碳氮休物具良好之化學及物理性質, 故被應用為耐熱耐蝕及耐摩耗之材料。而傳 統之製造方法需相當高之製程溫度, 因此我們有興趣研究以化學氣相沉積法, 在低溫 製備金屬碳氮化物。 本研究是以Ti[NEt ] 和Zr[NEt ] 為前趨物, 令它們經由一冷壁式 (cold-wall)之 CVD 反應器, 在低溫 (400℃ 至650℃)、低壓 (10 torr 至1.5torr ) 情況下沉積形 成Ti (N , C ) 及Zr(N , C ) 之金屬碳氮化物薄膜。 我們所製備之薄膜皆帶有金屬光澤且對基板有著良好附著性, 能抵拒一般酸鹼之侵蝕 。而薄膜之成長速率與基板溫度及載體氣體 (carrier gas)流量成正比; 當基板溫度 升高或載體氣體流量增加時則薄膜成長速率隨之增加。 XRD, SEM, IR, XPS, WDS等光譜被用來檢定分析薄膜之性質; 由XRD, WDS及XPS 光譜 證實我們所製得之薄膜為金屬碳氮化物。另外由XRD 及XPS 光譜來探討薄膜之晶相 ( Mor-phology)發現, 法基板溫度較低時 (400℃ 至500℃ ) 則所製得之薄膜為非晶型 (Amorphous) 之晶相。而當基板溫度逐漸升高時(600℃至 650℃) , 則轉變為微晶型 (Microcrystalline)晶相。 由WDS 和IR光譜顯示薄膜之組成隨製程條件而變, 一般而言, 當基板溫度愈高時, 則 薄膜中碳和氫之含量隨之減少, 而氮和金屬原子的含量則相對地增加; 而當系統中存 在大量氫氣時, 則碳的含量要比未含氫氣之情形高很多。這可能涉及反應物氣體熱解 之途徑。