直流偏壓對(duì)HMDSO制備C：SiOX膜層性能的影響

HMDSO制備C：SiOX膜層具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，上篇講到HMDSO/O2比例對(duì)膜層成分，耐腐蝕性能與硬度影響。在整個(gè)鍍膜過(guò)程中，偏壓也是影響HMDSO制備的C：SiOX膜層性能的因素之一。

A.J. Choudhury等人[1]使用RF-PACVD方式，使用HMDSO制備了C：SiOX膜層，并研究了偏壓對(duì)膜層性能的影響。表1是各組實(shí)驗(yàn)參數(shù)，負(fù)偏壓由40V至160V變化，離子能量也隨之逐步增強(qiáng)；但是膜厚與沉積速率先增加后下降，在負(fù)偏壓為100V時(shí)最高。

表1 各組實(shí)驗(yàn)參數(shù)

經(jīng)過(guò)XPS分析，得到了每組膜層的SiO4,SiO3CH3,SiO2(CH3)2基團(tuán)的比例。從圖2中可以看出，隨著負(fù)偏壓由40V升至160V，膜層中無(wú)機(jī)硅（SiO4）含量先增加后減少，在100V時(shí)，含量最高；而有機(jī)硅（SiO3CH3,SiO2(CH3)2）含量卻正好相反，先減小后增加，并且在100V時(shí)含量最低。

圖2 不同偏壓下無(wú)機(jī)硅與有機(jī)硅含量變化 (a)-40V, (b)-70V, (c)-100v, (d)-130V, (e)-160V

同時(shí)，研究人員也測(cè)試了各組樣品的硬度以及劃痕測(cè)試（如圖3）。臨界載荷，納米硬度與水滴角都是隨著負(fù)偏壓的增加先增加后下降，在100V時(shí)達(dá)到極值。結(jié)合XPS結(jié)果分析，這些特性可能是因?yàn)樵谪?fù)偏壓40V升至100V時(shí)，膜層中無(wú)機(jī)硅（SiO4）增加，Si-0-Si缺陷減少，導(dǎo)致膜層無(wú)機(jī)特性增加，硬度，臨界載荷以及水滴角上升；在負(fù)偏壓由100V升至160V時(shí)，離子能量逐漸增大，沉積時(shí)轟擊基片能量也逐漸增大，濺射效應(yīng)增加，導(dǎo)致膜層中i-0-Si缺陷增加，有機(jī)硅（SiO3CH3,SiO2(CH3)2）含量加大，相應(yīng)的性能下降。

總結(jié)

使用RF-PACVD方式，以HMDSO制備了C：SiOX膜層時(shí)，膜層的納米硬度，臨界載荷以及水滴角等性能隨著直流偏壓的增加會(huì)先增加然后在減少，這是因?yàn)殡S著直流偏壓增加，離子能量會(huì)增加，在某一臨界能量前，對(duì)膜層有增益作用；超過(guò)該臨界值，則會(huì)對(duì)原先膜層產(chǎn)生轟擊，破壞原先膜層生漲結(jié)構(gòu)，造成性能下降。