以雙亞胺基鎢錯合物經低壓化學氣相沈積法成長氮化鎢薄膜

Abstract

本實驗以雙亞胺基鎢錯化合物〔(tＢuＮ)□Ｗ(ＮＨtＢｕ)□〕 當作前驅物，利用 冷壁式(cold wall) 反應器，在低壓 (0.22 - 0.6 torr)，溫度 450-650℃，載流 氣體為氫氣(H□) 或氬氣(Ar)流速10sccm的條件下，以化學氣相沉積法 (Chemical Vapor Deposition) 研究氮化鎢薄膜在矽晶片基材表面之成長。 所形成之薄膜為多晶(polycrystalline) 具金屬光澤。沉積溫度越高時，薄膜之晶 粒(grain) 越大；沉積溫度低於 500℃時為表面控制(surface control) 反應，載 流氣體為氬氣時活化能為126 KJ mol﹣□，載流氣體為氫氣時活化能為88 KJ mol ﹣□。沉積溫度高於 500℃時為擴散控制(diffusion control) 反應。 從WDS 分析得知，薄膜的組成為WN□(x=0.8-1.8) 僅含少量的碳原子，當沉積溫度 上升時，含氮量下降，含碳量則略為升高。 從XRD 光譜中觀察到：所得為立方晶形氮化鎢薄膜，且沉積溫度越高時，繞射波峰 越尖銳，再與WDS 數據綜合討論可得，當N/W 比值上昇時，晶格常數增加，N/W 比 值下降時晶格常數減少。 從Auger 光譜發現，當薄膜濺射數分鐘後，各元素均勻地分佈在薄膜中。SIMS圖中 顯示沉積過程中薄膜的元素組成一定，含碳、氧量極低，不同載流氣體 (H□,Ar) 不影響到其成分組成，但載流氣體不同會影響薄膜成長速率。 最後以沉積過程中，所產生氣體產物之氣相層析質譜(GC-MS)及核磁共振光譜(NMR) ，推測本實驗之可能反應途徑。tＢｕ-Ｎ基可能以γ-hydrogen elimination及β- methyl elimination 途徑活化分解。