[發明專利]一種在金剛石襯底上沉積高C軸取向氮化鋁薄膜的方法

有效

• 申請號: 201911064779.2
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN112760604B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 劉皓;徐瑤華;張曉;趙文瑞;魏峰
• 申請（專利權）人: 有研工程技術研究院有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/06;C23C14/02
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉秀青

1.一種在金剛石襯底上沉積高C軸取向氮化鋁薄膜的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)真空預處理

將經過清洗的金剛石襯底放入磁控濺射設備樣品臺上，對腔體抽真空至5×10^-5Pa以下，并對樣品臺進行加熱至300～500℃；

(2)襯底預處理

向腔體內通入純度為99.999％的氬氣，開啟脈沖偏壓電源，調節襯底負偏壓大小為800～1000V，占空比為20％～40％，采用高能氬離子對金剛石襯底表面進行預處理，時間為10～20min；

(3)靶材預濺射

向腔體內通入純度為99.999％的氬氣和純度為99.999％的氮氣，開啟射頻電源及脈沖偏壓電源，調節氣體比例、濺射氣壓、濺射功率及襯底負偏壓，對鋁靶進行預濺射，直至靶材自偏壓穩定在設定值240V～260V；

(4)氮化鋁薄膜沉積

開啟樣品臺旋轉，旋轉速度為20～40r/min，打開擋板，開始沉積氮化鋁薄膜，濺射時間為1～3h，在沉積過程中，每間隔10～30min對氣體比例、濺射氣壓、濺射功率進行調整，控制靶材自偏壓維持在設定值240V～260V，結束濺射過程后，設置程序使樣品臺以5～10℃/min的速度降溫至200℃，保溫1～2h后自然冷卻至室溫。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中氮氣體積分數為20％～50％，濺射氣壓為0.3～0.6Pa，濺射功率為300～500W，襯底負偏壓大小為20～40V，占空比為50％～90％。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)及步驟(4)中靶材自偏壓設定值為250V。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述金剛石襯底為自支撐金剛石或硅基體上生長的金剛石薄膜，金剛石為(220)擇優取向。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所用靶材為3英寸、質量純度為99.999％的鋁靶。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，靶材與襯底的距離為65～75mm，其法線的夾角為20～30°。