[發(fā)明專(zhuān)利]一種金屬含量可調(diào)的金屬氮化物薄膜的制備方法及反應(yīng)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710035543.0
• 申請(qǐng)日: 2017-01-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106929821B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁士進(jìn);王永平;左安安;張衛(wèi)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C23C16/34
• 分類(lèi)號(hào): C23C16/34;C23C16/455
• 代理公司: 31249 上海信好專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 周乃鑫

1.一種金屬含量可調(diào)的金屬氮化物薄膜的制備方法，其特征在于，該方法包含若干次第一半反應(yīng)過(guò)程及若干次第二半反應(yīng)過(guò)程，通過(guò)控制第一半反應(yīng)過(guò)程的循環(huán)次數(shù)與第二半反應(yīng)過(guò)程循環(huán)次數(shù)的比例，來(lái)控制薄膜中金屬原子與氮原子的比例，制備金屬含量可調(diào)的金屬氮化物薄膜；其中，所述的第一半反應(yīng)過(guò)程是指利用光輻照使吸附在襯底表面的金屬有機(jī)前驅(qū)體發(fā)生離解，而在襯底表面留下金屬原子層；所述的第二半反應(yīng)過(guò)程是指利用NH₃等離子體與襯底表面的金屬原子層反應(yīng)，形成金屬氮化物薄膜；所述的第一半反應(yīng)過(guò)程具體包含以下步驟：

步驟1，向裝有襯底的反應(yīng)腔中以脈沖方式通入金屬有機(jī)前驅(qū)體，使得該金屬有機(jī)前驅(qū)體能在襯底表面吸附至飽和或與襯底表面活性基團(tuán)反應(yīng)至飽和；

步驟2，向反應(yīng)腔中通入惰性氣體進(jìn)行吹洗，以去除腔體中多余的金屬有機(jī)前驅(qū)體和反應(yīng)副產(chǎn)物；

步驟3，開(kāi)啟光源，使襯底表面接受光輻照；金屬有機(jī)前驅(qū)體受光輻照后，離解為金屬原子和有機(jī)配體氣態(tài)分子，其中，有機(jī)配體氣態(tài)分子離開(kāi)襯底表面，而金屬原子附著在襯底表面；

步驟4，向反應(yīng)腔中通入惰性氣體進(jìn)行吹洗，以去除反應(yīng)腔中從金屬有機(jī)前驅(qū)體上解離下來(lái)的氣態(tài)配體分子。

2.如權(quán)利要求1所述的金屬含量可調(diào)的金屬氮化物薄膜的制備方法，其特征在于，所述的金屬選擇Ta、Ti、Hf、W、Mo中的任意一種或任意兩種及以上的混合物。

3.如權(quán)利要求1所述的金屬含量可調(diào)的金屬氮化物薄膜的制備方法，其特征在于，該方法是采用光輻照輔助的原子層沉積方法制備金屬氮化物薄膜。

4.如權(quán)利要求3所述的金屬含量可調(diào)的金屬氮化物薄膜的制備方法，其特征在于，該方法是利用引入了光源的ALD反應(yīng)器制備金屬氮化物薄膜。

5.如權(quán)利要求4所述的金屬含量可調(diào)的金屬氮化物薄膜的制備方法，其特征在于，所述的ALD反應(yīng)器包含反應(yīng)腔，光源設(shè)置在反應(yīng)腔內(nèi)上方。

6.如權(quán)利要求1所述的金屬含量可調(diào)的金屬氮化物薄膜的制備方法，其特征在于，在步驟1之前，還包含：將反應(yīng)腔加熱至100-300℃。

7.如權(quán)利要求1所述的金屬含量可調(diào)的金屬氮化物薄膜的制備方法，其特征在于，所述的第二半反應(yīng)過(guò)程具體包含以下步驟：

步驟5，向反應(yīng)腔中通入NH₃，同時(shí)開(kāi)啟等離子體發(fā)生器，以產(chǎn)生NH₃等離子體，使得NH₃等離子體與襯底表層的金屬原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成金屬氮化物；

步驟6，向反應(yīng)腔中通入惰性氣體進(jìn)行吹洗，以去除反應(yīng)腔中多余的NH₃等離子體及反應(yīng)副產(chǎn)物。