反應式射頻非平衡磁控濺鍍沉積氮化鈦薄膜製程之研究

本研究採反應式射頻非平衡磁控濺鍍，在Si(100)基板溫度為300°C下製備氮化鈦薄膜，探討濺鍍時DC偏壓值及氬氣與氮氣的比例對於薄膜微結構、表面粗糙度與硬度之影響。由場發射掃描式電子顯微鏡（FESEM）觀察及X光繞射分析儀（XRD）分析，薄膜皆為柱狀晶結構並且顯示(111)優選取向。而由原子力顯微鏡（AFM）觀察，以射頻製備氮化鈦薄膜，其表面粗糙度為1.1 nm；相較於採用直流濺鍍時的3.1 nm，具有較佳之表面粗糙度。此外，薄膜硬度是隨著DC偏壓值增加而增加，當DC偏壓超過-20 V時，薄膜表面會因離子過度轟擊導致薄膜硬度急遽下降至20 GPa以下。當DC偏壓為-20 V，氬氣與氮氣比例為15:1時，薄膜硬度可達最大值31 GPa。