石英玻璃基材上沈積鑽石膜及其性質之研究

Abstract

本實驗採用微波電漿化學氣相沉積法，以CH□和 H□為反應氣體，CH□/H□＝0.5- 3 vol﹪ ，流量100 sccm，系統壓力20-80 Torr，微波功率100W∼500W，在石英玻 璃基材上沉積鑽石膜和類鑽石膜，藉以探討鑽石膜沉積在石英玻璃基材上之生長範 圍，薄膜品質，內應力，光的穿透性及介面等特性，並添加非晶質矽作為介層，探 討介層對鑽石膜沉積後性質之影響。沉積膜以 TEM，RAMAN，FTIR 分析其特性。 實驗結果顯示，隨著甲烷濃度提高，鑽石的成長範圍加大，直到濃度提高至 3﹪時 ，因石墨的析出，鑽石的成長範圍轉而減小。膜的品質隨微波功率〝、系統壓力增 加而提高。當甲烷濃度提高，則因非晶質碳的析出而品質變差。當微波功率、甲烷 濃度增加時，膜的內應力由壓應力趨向張應力。系統壓力則對膜的內應力趨向沒有 明顯影響。於低甲烷濃度，低微波功率下沉積之鑽石膜具有良好的光穿透性。鑽石 與石英玻璃基材介面存有β－SiC ，可能會增加鑽石與基材間的附著性。 當添加非晶質矽於石英玻璃基材上作為介層，使得沉積後之鑽石膜具有較高的抗破 裂強度，但非晶質矽對抵抗電漿蝕刻能力差，於高微波功率（約300W）易被蝕刻殆 盡。