[發(fā)明專利]制備難溶薄涂層的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00805960.8
• 申請日: 2000-04-06
• 公開（公告）號: CN1346412A
• 公開（公告）日: 2002-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 克里斯蒂安－赫伯特·菲舍爾;漢斯－于爾根·穆福勒;瑪爾塔·克里斯蒂娜·勒克斯－施泰納
• 申請（專利權(quán)）人: 哈恩－邁特納研究所柏林有限公司
• 主分類號: C23C26/00
• 分類號: C23C26/00;H01L21/368;H01L31/18
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 過曉東

本發(fā)明涉及一種在任意形態(tài)的底材上制備不易水溶的薄涂層的方法，特別是制備陶瓷涂層和氧化物涂層，但也包括金屬涂層以及硫?qū)倩?chalkogenidische)涂層。

根據(jù)德國陶瓷協(xié)會的定義(參看B.Their編著的《TechnischeKeramik))，Vulkan出版社，Essen，1988，第2-25頁)，陶瓷材料是無機的、非金屬的、水中難溶的并至少有30％結(jié)晶的材料。但也可擴大延伸至玻璃、玻璃陶瓷和無機粘結(jié)劑。陶瓷材料可以劃分為兩大類：“功能陶瓷(Functionskeramik)”和“結(jié)構(gòu)陶瓷(Struktur-keramik)”。結(jié)構(gòu)陶瓷是指以主族元素(Hauptgruppenelement)的氧化物、硅酸鹽以及碳化物、氮化物、硼化物和硅化物(MoSi₂)為基礎(chǔ)的材料。

按照系統(tǒng)的觀點來看，“氧化物陶瓷”可以理解為所有的基本上(＞90％)由單相、單組份金屬氧化物組成的陶瓷材料。與此相反，“非氧化物陶瓷”是指所有的由硼、碳、氮、硅以及某些條件下還有氧等體系形成的陶瓷材料。氧化物陶瓷材料是由純的氧化物或氧的化合物形成的多晶材料，它具有較高的純度，一般沒有玻璃相(Glasphase)。除了氧化鈣和高熔點的金屬氧化物如氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈦和氧化鈹外，還有磁性陶瓷材料、高介電常數(shù)材料以及壓力陶瓷等。但一般只限于高熔點氧化物。而二氧化硅不視為氧化物陶瓷。在考慮到還有其它的合適的氧化物，但其又不屬于陶瓷材料，所以，本發(fā)明不僅涉及陶瓷涂層的制備，也涉及氧化物涂層的制備。對于氧化物陶瓷材料，還可以進一步分為簡單的氧化物和復(fù)雜的(komplex)氧化物。例如，粗結(jié)構(gòu)的鉻鐵礦(Chromit)和細結(jié)構(gòu)的鈣鐵礦(Perowskit)、鐵酸鹽(Ferrit)和石榴石。

目前，可以通過濺射或蒸發(fā)、借助于溶膠-凝膠(Sol-Gel)技術(shù)、化學(xué)浴液沉積(Badabscheidung)或氣相沉積(金屬有機化合物氣相沉積，MOCVD)，在表面上制備難溶涂層。從G.K.Bhaumik等人發(fā)表于Elsevier?Materials?Science?and?Engineering?B52(1998)第25-31頁中“噴霧CVD(spray-CVD)法沉積的氧化鋅薄膜的激光退火”的一文中可知，通過噴霧CVD法可在石英底材和硅底材上涂覆多晶的ZnO膜；并可通過激光照射加熱，改善所得膜的晶體結(jié)構(gòu)。從S.A.Studenikin等人發(fā)表于J.Of?Appl.Phys.第83卷第4期(1998.02.15)第2104-11頁中“由硝酸鋅溶液噴霧熱解法制得的未摻雜的ZnO膜的光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)”一文中可知，用硝酸鋅的水溶液噴霧熱解可以制備未摻雜的ZnO膜。這些論文的難點在于弄清熱解溫度和ZnO膜的結(jié)構(gòu)特點、電學(xué)特性和光學(xué)特性之間的關(guān)系。加熱試驗底材，可以得到不同的溫度，如在氮氣中加熱至400℃。

在濺射法中(對于ZnO，請參看K.Yamaya等人發(fā)表于Appl.Phys.Lett.第72(2)卷(1998.01.12)第235-37頁中“使用helicon波激發(fā)的等離子體濺射制備摻雜鋁的ZnO薄膜”)，金屬陰極的原子會被氣體放電的撞擊離子分離出來(“陰極霧化”)。這種霧化的金屬沉淀到表面上，形成均勻的涂層。在微波場的存在下，利用含氧的等離子體，經(jīng)分子束取向附生(Molekularstrahlepitaxie)，可以得到按c-面藍寶石結(jié)晶的ZnO薄層(參看Y.Chen等人發(fā)表于J.Of?Appl.Phys.第84(7)卷(1998.10.01)第3912-18頁中“在等離子體輔助下ZnO于c-面藍寶石上的分子束取向附生：生長與表征”一文)。在較低的工藝溫度下，也可以直接從水溶液中進行電解沉積，制得高質(zhì)量的ZnO膜(參看S.Peulon等人在13th?Europ.Photovoltaic?Solar?Energy?Conference(1995.10.23-27，法國尼斯)上所發(fā)表的“從水溶液中電解沉積制備ZnO膜”一文)。在溶膠-凝膠技術(shù)中(參看Y.Ohya等人發(fā)表于J.Am.Ceram.Soc.第79(4)卷第825-30頁(1996)中的“溶膠法所制得的TiO₂膜和ZnO膜的微結(jié)構(gòu)”一文)，作為溶膠的膠體溶液與水反應(yīng)，并抽去溶劑，剩下固體的被吸附過的溶劑殘渣，從而形成凝膠，該凝膠沉積于表面，并可進行烘干。