高 洁,姚威振,杨少延,魏 洁,李成明,魏鸿源

(1.中国科学院半导体研究所，半导体材料科学重点实验室，北京 100083；2.中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049；3.南京佑天金属科技有限公司,南京 211164)

0 引 言

作为ⅣB族过渡族金属氮化物之一，由于金属键、共价键和离子键的结合，氮化锆(ZrN)具有高焙点、高硬度、良好的导电性、导热性和化学稳定性以及对红外光的高反射率等优越性能[1-2]。这些优异的性能使其在工业技术领域被广泛应用，如作为防护和装饰涂层[2-3]、微电子器件中的扩散阻挡层[4-5]、场效应晶体管中的金属栅极[6]、化合物半导体的欧姆接触层[7]和太阳能电池中的反射层[8]等。近年来，由于具有类似金(Au)的等离子体性质以及与CMOS技术的相容性，ZrN作为替代Au、Ag等贵金属的等离子体材料也受到了研究者的广泛关注[9]。目前制备ZrN薄膜的方法主要有磁控溅射(MS)[10]、离子束辅助沉积(IBAD)[11]、原子层沉积(ALD)[12]和化学气相沉积(CVD)[13]等。其中，磁控溅射可以很好地控制薄膜的化学计量、厚度和均匀性，成为制备氮化锆薄膜最常用的技术。

ZrN通常是非化学计量的[11,14]，其物理性质强烈地依赖薄膜生长过程中的生长参数。迄今为止，大量工作研究了N2流量、衬底温度、衬底偏压和工作气压等生长参数对ZrN薄膜物理性质的影响，其中制备出的薄膜大多数是非晶或随机取向的多晶薄膜。Ruan等[4]研究了N2流量对ZrN沉积速率和结构组成的影响，结果显示在N2流量为3 mL/min时，ZrN最接近化学计量比，薄膜沉积速率随N2流量的增加而下降。……