[發(fā)明專利]一種碘化亞銅薄膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010432624.6
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN113699506B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 明帥強(qiáng);李楠;趙麗莉;何萌;盧維爾;夏洋;文慶濤;高雅增;冷興龍;李培源;屈芙蓉;劉濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號: C23C16/30
• 分類號: C23C16/30;C23C16/455;C23C16/448;C23C16/52
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 房德權(quán)

本申請公開了一種碘化亞銅薄膜的制備方法，涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，所述方法包括:在原子層沉積反應(yīng)腔室中放置襯底，將所述反應(yīng)腔室抽真空并開始進(jìn)行加熱處理，其中，加熱對象包括基底、反應(yīng)腔室、管路、反應(yīng)源；所述襯底包括硅、藍(lán)寶石、玻璃中的一種；待所述加熱對象穩(wěn)定在特定溫度時(shí)，往所述原子層沉積反應(yīng)腔室內(nèi)通入銅源0.001?5s，吹掃1?180s，通入碘源0.001?5s，吹掃1?180s，在所述反應(yīng)腔室中進(jìn)行原子層沉積，獲得碘化亞銅薄膜；沉積完所述碘化亞銅薄膜后，讓所述基底在真空中自然冷卻到室溫后取出；得到均勻的碘化亞銅薄膜置于真空干燥箱中備用。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碘化亞銅薄膜的制備方法。

背景技術(shù)

碘化亞銅(CuI)在常溫下呈白色粉末狀或者白色晶體狀。熔點(diǎn)為606℃，沸點(diǎn)為1290℃。室溫下就可以結(jié)晶析出，不易被可見光分解，溶于水和乙醇，本征為P型半導(dǎo)體材料，相較于其他P型半導(dǎo)體材料(如CuCl，Cu2O) 性能更加穩(wěn)定。CuI禁帶寬度的理論值和實(shí)驗(yàn)值為3.1eV到3.2eV，對可見光透明，作為本征為P型的材料，銅空位為主要的淺能級(大約0.5eV)受主缺陷。CuI的親和能大約為2.1eV，費(fèi)米能級約為5.1eV，對比于其他半導(dǎo)體材料(如Si，TiO2，ZnO，ZnS等)CuI是價(jià)帶頂能級最小的材料。如此的特性使得CuI很容易與金屬電極或者ITO等透明電極形成良好的歐姆接觸。相反，如P型的ZnO的費(fèi)米能級達(dá)到大約7.3eV，很難與金屬形成歐姆接觸。因此CuI既可以做透明電極又可以做PN結(jié)的P型材料，同時(shí)在透明電子器件應(yīng)用中是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

目前CuI薄膜的制備方式有銅膜碘化法、熱蒸發(fā)法、激光脈沖沉積法(PLD)、反應(yīng)磁控濺射法、化學(xué)沉積法等。目前測得的最高霍爾空穴遷移率來自水熱法制備的CuI晶體，達(dá)到43.9cm2/Vs，空穴濃度為4.3×10-16cm-3。如此高的遷移率在寬禁帶化合物中非常罕見，但是，目前的沉積方法制備的CuI 薄膜在遷移率上與水熱法制備的CuI晶體相比差距很大，亟待新的沉積方案來提高CuI薄膜的沉積質(zhì)量。

原子層沉積(ALD)是一種自我限制的表面生長方式，所以ALD可以實(shí)現(xiàn)薄膜厚度在單原子層量級的精確可控和在三維納米結(jié)構(gòu)上100％均勻保形的薄膜覆蓋。ALD技術(shù)在微電子領(lǐng)域已經(jīng)作為一種制備動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲器 (DRAMs)溝槽電容器的高質(zhì)量電介質(zhì)層和CMOS晶體管的高介電常數(shù)的柵極氧化物層制備的關(guān)鍵技術(shù)。采用ALD技術(shù)沉積CuI薄膜，既能夠與現(xiàn)有的半導(dǎo)體生產(chǎn)線兼容，又能夠適合大規(guī)模生產(chǎn)。

但本申請發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本申請實(shí)施例中技術(shù)方案的過程中，發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在如下技術(shù)問題：

現(xiàn)有技術(shù)中碘化亞銅薄膜沉積技術(shù)中，薄膜遷移率低，性能差的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實(shí)施例通過提供一種碘化亞銅薄膜的制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中碘化亞銅薄膜沉積技術(shù)中，薄膜遷移率低，性能差的技術(shù)問題，達(dá)到了方法操作簡單，有利于量產(chǎn)和與現(xiàn)有IC工藝兼容；所述方法制備的碘化亞銅薄膜具有很好的三維保形性，薄膜厚度在單原子層量級的精確可控的技術(shù)效果。

為了解決上述問題，本申請實(shí)施例提供了一種碘化亞銅薄膜的制備方法，所述方法包括:在原子層沉積反應(yīng)腔室中放置襯底，將所述反應(yīng)腔室抽真空并開始進(jìn)行加熱處理，其中，加熱對象包括基底、反應(yīng)腔室、管路、反應(yīng)源；所述襯底包括硅、藍(lán)寶石、玻璃中的一種；待所述加熱對象穩(wěn)定在特定溫度時(shí)，往所述原子層沉積反應(yīng)腔室內(nèi)通入銅源0.001-5s，吹掃1-180s，通入碘源0.001-5s，吹掃1-180s，在所述反應(yīng)腔室中進(jìn)行原子層沉積，獲得碘化亞銅薄膜；沉積完所述碘化亞銅薄膜后，讓所述基底在真空中自然冷卻到室溫后取出；得到均勻的碘化亞銅薄膜置于真空干燥箱中備用。

優(yōu)選的，所述襯底的加熱溫度范圍為室溫-500℃。

優(yōu)選的，所述管路的加熱溫度范圍為室溫-200℃。

優(yōu)選的，所述腔室的加熱溫度范圍為室溫-200℃。