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随着超大规模集成电路(VLSI)的发展,器件尺寸越来越小,由此导致RC延时成为制约IC性能提高的技术瓶颈,FN-DLC有着较低的介电常数与良好的稳定性,以及较低的功函数,在微电子与场发射显示方面有良好的应用前景。
本论文采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)法,以CF4、CH4、N2为源气体制备了N掺杂FDLC薄膜。掺杂是解决FDLC薄膜高热稳定性和低介电常数之间矛盾的一种手段,通过对薄膜宏观和微观性质的分析,采用AFM、XRD、Raman、C-V、场发射测试仪等现代化测试手段,研究了制备工艺对改性前后的FN-DLC薄膜电学以及场发射性能的影响。
研究发现薄膜的介电常数随着氮流量比的增加而上升。退火后,掺氮薄膜的介电常数的增加幅度没有未掺氮薄膜幅度大。掺氮降低了薄膜的阈值电压。发射电流随着N源流量比r的增大而增大,当增大到一定程度时,发射电流有所减小。在硅阵列上沉积的FN-DLC薄膜的发射电流比直接沉积的薄膜发射电流要大,退火后,薄膜的稳定发射电流相比退火前有所下降,并且薄膜的表面形貌更加致密。由场发射获得相对应的F-N曲线图,通过F-N曲线可以确定FN-DLC的电子发射为冷阴极发射。薄膜的重复性测试表明:硅阵列的重复性效果要优于直接沉积FN-DLC薄膜的重复性。