[發(fā)明專(zhuān)利]氧等離子體輔助脈沖激光沉積法制備二氧化硅薄膜的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710047376.8
• 申請(qǐng)日: 2007-10-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101139700A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李效民;何西亮;吳潔華;宋力昕;高相東
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C23C14/24
• 分類(lèi)號(hào): C23C14/24;C23C14/10;C23C14/54
• 代理公司: 上海智信專(zhuān)利代理有限公司
• 代理人: 潘振甦

1.一種氧等離子體輔助脈沖激光沉積制備二氧化硅薄膜的方法，其特征在于將靶材和清洗后的襯底置于引入氧離子體的脈沖沉積的真空系統(tǒng)中，利用準(zhǔn)分子脈沖激光輻照靶材，同時(shí)在所述的脈沖沉積系統(tǒng)中通入氧氣，利用外部電源施加的高壓將通入的氧氣體電離，產(chǎn)生氧等離子體團(tuán)與靶材吸收激光束高能量在瞬間熔融蒸發(fā)出硅材料羽團(tuán)在襯底上結(jié)合，從而制備出化學(xué)計(jì)量比的二氧化硅薄膜。

2.按權(quán)利要求1所述的氧等離子體輔助脈沖激光沉積制備二氧化硅薄膜的方法，其特征在于制備步驟是：

1)將靶材及清洗后的襯底置于真空室中，調(diào)整靶材至襯底距離40-60mm；

2)將真空室抽真空，使真空度高于2×10^-4-10^-5Pa；

3)加熱襯底至200-500℃；

4)開(kāi)啟閃分子脈沖激光器，通過(guò)光學(xué)導(dǎo)入系統(tǒng)，系統(tǒng)將脈沖激光導(dǎo)入真空生長(zhǎng)室，并聚焦于靶材上面，脈沖能量密度為1-10J/cm²；

5)真空室中通入氧氣，氧分壓為1.5-30Pa，通過(guò)外部電源在氣體引入口與真空室外壁之間施加300-3000V高壓，使真空室中的氣體電離產(chǎn)生氧等離子體和電離電流；

6)在氧等離子體輔助氣氛下沉積，依不同厚度要求沉積時(shí)間為10-120分鐘；靶材吸收激光束高能量在瞬間熔融蒸發(fā)出硅材料羽團(tuán)與氧等離子體團(tuán)相互作用在襯底上結(jié)合沉積生長(zhǎng)出化學(xué)計(jì)量的二氧化硅薄膜；

7)沉積完畢，關(guān)閉高壓，降溫至室溫，關(guān)閉激光器和機(jī)械泵，取出生長(zhǎng)的薄膜。

3.按權(quán)利要求2所述的氧等離子體輔助脈沖激光沉積制備二氧化硅薄膜的方法，其特征在于所述的準(zhǔn)分子脈沖激光器為F₂準(zhǔn)分子激光器，ArF準(zhǔn)分子激光器，XeCl準(zhǔn)分子激光器或XeF準(zhǔn)分子激光器，且依使用不同波長(zhǎng)的準(zhǔn)分子激光器而使用硅靶或二氧化硅靶。

4.按權(quán)利要求1、2或3所述的氧等離子體輔助脈沖激光沉積制備二氧化硅薄膜的方法，其特征在于使用波長(zhǎng)為248nm的KrF準(zhǔn)分子激光器，使用硅靶；使用波長(zhǎng)為157nm的F₂準(zhǔn)分子激光器，使用二氧化硅靶。

5.按權(quán)利要求2所述的氧等離子體輔助脈沖激光沉積制備二氧化硅薄膜的方法，其特征在于對(duì)制備的化學(xué)計(jì)量二氧化硅薄膜在400-1000℃溫度范圍進(jìn)行退火處理。

6.按權(quán)利要求5所述的氧等離子體輔助脈沖激光沉積制備二氧化硅薄膜的方法，其特征在于退火處理的時(shí)間為0.5-24小時(shí)。

7.按權(quán)利要求2所述的氧等離子體輔助脈沖激光沉積制備二氧化硅薄膜的方法，其特征在于所述的襯底為普通載玻片、K₉玻璃、石英玻璃或單晶硅。

8.按權(quán)利要求1、2或7所述的氧等離子體輔助脈沖激光沉積制備二氧化硅薄膜的方法，其特征在于K₉玻璃襯底的清洗是在NaOH溶液中超聲處理，每次10-20分鐘，最后用去離子水超聲處理10-20分鐘。