[發明專利]一種對Cu3

有效

• 申請號: 201811365386.0
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN109536912B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 杜允;俞優姝
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學信息工程學院
• 主分類號: C23C14/54
• 分類號: C23C14/54;C23C14/06;C23C14/35
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

本發明公開了一種對Cu₃N薄膜進行定量摻雜的方法及其裝置。本發明的真空腔內設置有樣品臺、加熱絲、襯底、靶，樣品臺設置在真空腔內底部，樣品臺上表面設置有加熱絲，加熱絲上設置有襯底；靶設置在真空腔內頂部；靶上方設置有磁鐵，磁鐵上方設置有冷卻水系統，冷卻水系統用于冷卻磁鐵；匹配箱的一端與冷卻水系統相連接，另一端與射頻源相連接；氣瓶通過氣管與真空腔相連接，氣管上設置有流量控制器、粗真空規和通氣閥；機械泵與分子泵的一端相連接，分子泵的另一端通過法蘭與真空腔相連接；真空腔的外壁上設置有冷陰極規。本發明能夠實時觀測憋氣時氣管的氣壓，能控制啟輝氣壓,對分子泵損傷小節約成本，可實現對難起輝氮氣等氣體的起輝。

該申請為分案申請，原申請具體信息如下：

申請日：2017年1月25日；

申請號：201710060592X；

發明名稱：一種產生純氮氣等離子體的裝置及其使用方法；

技術領域

本發明屬于半導體薄膜制備領域，特別是涉及一種對Cu₃N薄膜進行定量摻雜的方法及其裝置。

背景技術

磁控濺射方法是制備氮化物和氧化物薄膜的常見方法。通常用金屬靶，加入氬氣和反應氣體如氮氣或氧氣。當金屬靶材粒子撞向襯底時由于能量轉化，與反應氣體化合生成氮化物或氧化物。

但是，對于Cu₃N等貴金屬氮化物來說，Cu等貴金屬與N的化學鍵非常弱，在磁控濺射方法制備的時候如果引入氬氣作為反應氣體，容易破壞已經形成的Cu-N鍵等貴金屬與N的成鍵，從而容易形成非理想化學配比的氮化物薄膜。因此，要想制備理想化學配比的Cu₃N等貴金屬氮化物薄膜，需要純氮氣作為工作氣體。但純氮氣難于起輝，難于產生純氮氣等離子體。

理論上來說，增大氣壓有利于N2起輝，但實際操作過程中，氣壓過大，容易超過分子泵的工作范圍，從而損傷分子泵。另外，不同的氣體起輝難易不同，Ar氣等惰性氣體最易起輝，N2難于起輝，如何讓氮氣在不太損傷分子泵的前提下起輝是一件極具技巧和挑戰性的事情。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述起輝難題，提供一種對Cu₃N薄膜進行定量摻雜的方法及其裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：

本發明包括真空腔、樣品臺、加熱絲、襯底、靶、冷卻水系統、匹配箱、射頻源、冷陰極規、分子泵、機械泵、氣瓶、流量控制器、通氣閥、粗真空規。真空腔內設置有樣品臺、加熱絲、襯底、靶，樣品臺設置在真空腔內底部，樣品臺上表面設置有加熱絲，加熱絲上設置有襯底；靶設置在真空腔內頂部；靶上方設置有磁鐵，磁鐵上方設置有冷卻水系統，冷卻水系統用于冷卻磁鐵；匹配箱的一端與冷卻水系統相連接，另一端與射頻源相連接；氣瓶通過氣管與真空腔相連接，氣管上設置有流量控制器、粗真空規和通氣閥，流量控制器用于控制氣體流量，粗真空規用于測量憋氣時氣管的氣壓，通氣閥用于調節氣體向真空腔的流入以及工作氣壓；機械泵與分子泵的一端相連接，分子泵的另一端通過法蘭與真空腔相連接；真空腔的外壁上設置有冷陰極規。

一種對Cu₃N薄膜進行定量摻雜的裝置的一種使用方法，具體包括如下步驟：

步驟1.將襯底放置在樣品架上。

步驟2.調整靶間距，放好擋板，關腔門。

步驟3.抽真空，當真空腔內本底氣壓達到于10^－6mbar量級時，打開流量計電源開關，打開射頻電源開關。

步驟4.打開氮氣通氣閥，調整氮氣的流量至工作流量。

步驟5.調整功率至工作功率，加載功率。

步驟6.觀察真空腔，觀察氮氣是否起輝。