[發明專利]一種金屬納米晶薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 200610109562.5
• 申請日: 2006-08-10
• 公開（公告）號: CN101122006A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發明（設計）人: 龍世兵;李志剛;劉明;陳寶欽
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: C23C14/18
• 分類號: C23C14/18;C23C14/34;C23C14/58;C23C14/54
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及納米電子器件及納米加工技術領域，尤其涉及一種金屬納米晶薄膜的制備方法。

背景技術

納米晶材料由于平均粒徑微小、表面原子多、比表面積大、表面能高，因而其性質既不同于單個原子、分子，又不同于普通的顆粒材料，顯示出獨特的量子尺寸效應、表面與界面效應、量子隧穿效應等特性，從而表現出與常規晶體材料截然不同的性能。

這主要體現在電學性能、光學性能、磁學性能、機械性能、熱學性能、化學性能等方面。在各種納米晶材料中，硅納米晶薄膜與部分金屬納米晶薄膜非常適合于制備高性能存儲器件。

目前制備的金屬納米晶材料大多為粉末，而且大多采用化學方法合成。申請號為95112713.6的中國發明專利公開了一種采用化學方法制備尺寸可控納米級銀粉的方法；申請號為200410011178.2的中國發明專利公開了一種采用化學方法合成尺寸可控的樹枝狀化合物保護的金納米晶；申請號為200510037955.5的中國發明專利公開了一種采用化學方法制備高致密納米金屬薄膜或塊體材料的方法；申請號為03137139.6的中國發明專利公開了一種采用化學方法制備立方體銀納米晶顆粒薄膜的方法；申請號為03121554.8的中國發明專利公開了一種采用機械加工方法生產納米晶金屬線材或帶材的方法；申請號為93111176.5的中國發明專利公開了一種采用濺射法沉積難熔金屬碳化物納米晶的方法。

利用上述方法制備金屬納米晶材料一般都存在制備工藝復雜、制備成本高、制備效率低、材料種類單一、與傳統的硅平面工藝的兼容性差，不利于在器件制備的應用。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對上述現有技術存在的不足，本發明的主要目的在于提供一種金屬納米晶薄膜的制備方法，以簡化制備工藝、降低制備成本、提高制備效率，并提高與傳統的硅平面工藝的兼容性，有利于在器件制備的應用。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種金屬納米晶薄膜的制備方法，該方法包括：

A、在絕緣襯底上淀積一層金屬薄膜；

B、在惰性氣體中高溫快速退火，形成分離的金屬納米晶薄膜。

步驟A中所述絕緣襯底為平整、潔凈的SiO₂、Si₃N₄或Al₂O₃絕緣襯底。

步驟A中所述淀積的方法為濺射或蒸發。

所述濺射包括磁控濺射、射頻濺射、直流濺射、共濺射或反應濺射，所述蒸發包括熱蒸發或電子束蒸發。

步驟A中所述金屬薄膜的厚度為2至3nm。

步驟A中所述金屬薄膜為單質金屬薄膜、金屬硅化物薄膜或金屬合金薄膜。

所述單質金屬為Ni、Fe、Co、Mn、Cr、W、Ge、Al、Cu、Au、Ag或Pt，所述金屬硅化物為WSi₂或TaSi₂，所述金屬合金為NiFe或WTi。

步驟B中所述惰性氣體為N₂、Ar、He。

步驟B中所述高溫快速退火的溫度為700℃至1600℃。

步驟B中所述快速退火的時間為5至90秒。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果：

1、利用本發明制備的金屬納米晶薄膜，具有很好的電荷俘獲和存儲特性，能夠與傳統的硅平面工藝兼容，非常適合于適于制作高性能的半導體存儲器件。

2、利用本發明提供的制備金屬納米晶薄膜的方法，大大簡化了制備工藝，降低了制備成本，提高了工藝穩定性和制備效率，非常有利于本發明的廣泛推廣和應用。

附圖說明

圖1為本發明提供的制備金屬納米晶薄膜總體技術方案的實現流程圖；

圖2為本發明提供的在絕緣襯底上淀積金屬薄膜的示意圖；

圖3為本發明提供的對淀積的金屬薄膜進行高溫快速退火形成金屬納米晶薄膜的示意圖；

圖4為依照本發明第一個實施例制備的Ni納米晶薄膜的掃描電子顯微鏡照片；

圖5為依照本發明第二個實施例制備的WSi₂納米晶薄膜的掃描電子顯微鏡照片；

圖6為依照本發明第三個實施例制備的WTi納米晶薄膜的掃描電子顯微鏡照片。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

如圖1所示，圖1為本發明提供的制備金屬納米晶薄膜總體技術方案的實現流程圖，該方法包括以下步驟：