鈦薄膜制備工藝及物理特性研究

蔡長(zhǎng)龍，劉經(jīng)緯，吳慎將

（陜西省薄膜技術(shù)與光學(xué)測(cè)試重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院，陜西 西安，710032）

復(fù)合含能橋膜是由多層厚度在納米量級(jí)的薄膜構(gòu)成，或者是不同的薄膜材料以納米顆粒的形式相互滲透形成的[1]。復(fù)合含能橋膜具有獨(dú)特的電學(xué)特性，其制備工藝與MEMS系統(tǒng)能夠很好地兼容，從而被廣泛地運(yùn)用到火工品的制造中[2]。Ti薄膜作為構(gòu)成復(fù)合含能橋膜的一種重要材料，被運(yùn)用到Ti/B合金化反應(yīng)橋膜和 Ti/PbO化學(xué)反應(yīng)橋膜的制備中。為了得到在較低電壓下實(shí)現(xiàn)起爆的復(fù)合含能橋膜，需要尋找低電阻率的 Ti薄膜制備工藝參數(shù)。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)研究制備Ti薄膜的工藝參數(shù)對(duì)其沉積速率和電阻率的影響，并通過(guò)掃描電子顯微鏡觀察Ti薄膜樣品的微觀結(jié)構(gòu)，以確定工藝參數(shù)對(duì)薄膜致密程度的影響，以及薄膜致密程度與電阻率大小的關(guān)系。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 Ti薄膜的制備

實(shí)驗(yàn)中采用中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)科學(xué)儀器研制中心有限公司研制的高真空多功能磁控濺射設(shè)備。Ti靶純度99.99%，靶材尺寸為Φ60mm×5mm。采用N型摻雜（100）單面拋光單晶硅片基底。在制備薄膜之前，先將硅片切割成小份，再用丙酮、無(wú)水乙醇和去離子水各超聲清洗30min去除表面有機(jī)物等雜質(zhì)，最后用高純度氮?dú)獯蹈伞?shí)驗(yàn)主要設(shè)置為濺射功率單因素試驗(yàn)和工作氣壓?jiǎn)我蛩卦囼?yàn)。濺射功率單因素試驗(yàn)選取的濺射功率為150W、175W、200W、225W和250W，按照工作氣壓和Ar流量設(shè)定為2組：即第1組工作氣壓0.8Pa、Ar流量80sccm；第2組工作氣壓0.8Pa、Ar流量100sccm。工作氣壓?jiǎn)我蛩卦囼?yàn)中選取的工作氣壓為0.6Pa、0.7Pa、0.8Pa、0.9Pa和1.0Pa，濺射功率175W，Ar流量80sccm。……