[發(fā)明專利]一種單晶TiN電極薄膜及其制備方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202010631630.4 | 申請(qǐng)日： | 2020-07-03 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN111962153A | 公開(kāi)（公告）日： | 2020-11-20 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 陸旭兵;成佳運(yùn);樊貞 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 華南師范大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C30B29/38 | 分類號(hào)： | C30B29/38;C30B23/08;C30B33/02 |
| 代理公司： | 廣州駿思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44425 | 代理人： | 吳靜芝 |
| 地址： | 510006 廣東省廣州市番禺區(qū)外*** | 國(guó)省代碼： | 廣東;44 |
| 權(quán)利要求書(shū)： | 查看更多 | 說(shuō)明書(shū)： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 tin 電極 薄膜 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種單晶TiN電極薄膜及其制備方法，所述單晶TiN電極薄膜的制備方法包括如下步驟：S1：加熱藍(lán)寶石襯底，并在真空環(huán)境下、以0.6～1.0J/cm2的激光能量密度，在所述藍(lán)寶石襯底上采用脈沖激光濺射TiN靶材；S2：待TiN薄膜在所述藍(lán)寶石襯底上沉積完成，原位退火后，再冷卻至室溫，得到單晶TiN電極薄膜。本發(fā)明采用高能量激光束刻蝕TiN靶材，能夠提高單晶TiN電極薄膜表面原子遷移率，有利于改善單晶TiN電極薄膜的生長(zhǎng)質(zhì)量，形成單一取向，且具備高導(dǎo)電性能的單晶TiN電極薄膜。本發(fā)明采用脈沖激光沉積技術(shù)制備單晶TiN電極薄膜，具有有無(wú)污染、工藝簡(jiǎn)單、可精確控制薄膜化學(xué)計(jì)量等優(yōu)點(diǎn)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電極薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單晶TiN電極薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)
隨著微電子器件集成度不斷提高，傳統(tǒng)的微電子材料和微納加工方法都面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，其中傳統(tǒng)金屬電極材料的擴(kuò)散問(wèn)題是當(dāng)前大規(guī)模集成電路生產(chǎn)工藝中面臨的基本問(wèn)題之一。
氮化鈦(TiN)是由金屬鍵、離子鍵和共價(jià)鍵組成的一種寬禁帶半導(dǎo)體材料。TiN結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，其含氮量在一定范圍內(nèi)的變化不會(huì)引起TiN晶格結(jié)構(gòu)的改變，同時(shí)TiN還具有化學(xué)穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)電性能好、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)良特性。除此之外，TiN有著類似金屬的光學(xué)性能和較大的功函數(shù)(約4.7eV)，能夠兼容光刻、剝離、刻蝕等半導(dǎo)體工藝，是當(dāng)前微電子high-K金屬柵極技術(shù)常用的電極材料和CMOS工藝常用的金屬材料。
目前常見(jiàn)的TiN薄膜的制備技術(shù)方法主要還是金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)、真空蒸發(fā)鍍膜、磁控濺射法等。這些制備方法中，MOCVD制備的TiN薄膜中存在較多難以消除的碳和氫雜質(zhì)，這影響了TiN薄膜的質(zhì)量；而且CVD技術(shù)制備薄膜的工藝復(fù)雜不利于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。而真空蒸發(fā)鍍膜不易獲得結(jié)晶結(jié)構(gòu)的薄膜且薄膜在襯底上的附著力不夠，很難滿足TiN作為電極薄膜的使用要求。常用的磁控濺射方法也很難制備出高度擇優(yōu)取向且化學(xué)計(jì)量比接近1:1、具備高導(dǎo)電性能的單晶TiN電極薄膜。
發(fā)明內(nèi)容
基于此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明提供了一種能制備化學(xué)計(jì)量比接近1:1、具備高導(dǎo)電性能的單晶TiN電極薄膜的制備方法。
本發(fā)明提供了一種單晶TiN電極薄膜的制備方法，包括如下步驟：
S1：加熱藍(lán)寶石襯底，并在真空環(huán)境下、以0.6～1.0J/cm2的激光能量密度，在所述藍(lán)寶石襯底上采用脈沖激光濺射TiN靶材；
S2：待TiN薄膜在所述藍(lán)寶石襯底上沉積完成，原位退火后，再冷卻至室溫，得到單晶TiN電極薄膜。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明選擇生產(chǎn)技術(shù)成熟、器件質(zhì)量較好，機(jī)械強(qiáng)度高，易于處理和清洗，且穩(wěn)定性很好，能夠運(yùn)用在高溫生長(zhǎng)的藍(lán)寶石襯底；再采用0.6～1.0J/cm2高激光能流密度、高襯底溫度對(duì)TiN靶材進(jìn)行脈沖激光濺射；形成的單晶TiN電極薄膜為化學(xué)計(jì)量比接近1:1、(111)晶面高度擇優(yōu)取向生長(zhǎng)的外延薄膜，表面致密且平坦，具有很好的外延性、結(jié)晶性，以及優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性與導(dǎo)電性。因此，本發(fā)明采用高能量激光束刻蝕TiN靶材，進(jìn)一步產(chǎn)生高溫高壓等離子體，等離子體定向局域膨脹在藍(lán)寶石襯底上沉積為單晶TiN電極薄膜，能夠提高單晶TiN電極薄膜表面原子遷移率，有利于改善單晶TiN電極薄膜的生長(zhǎng)質(zhì)量，形成單一取向，且化學(xué)計(jì)量比接近1:1的的單晶TiN電極薄膜。本發(fā)明采用脈沖激光沉積技術(shù)制備單晶TiN電極薄膜，具有有無(wú)污染、工藝簡(jiǎn)單、可精確控制薄膜化學(xué)計(jì)量、可制備多層薄膜、可外延生長(zhǎng)突變異質(zhì)結(jié)界面的單晶薄膜等優(yōu)點(diǎn)。
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于華南師范大學(xué)，未經(jīng)華南師范大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購(gòu)買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請(qǐng)聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202010631630.4/2.html，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聲明來(lái)源鉆瓜專利網(wǎng)。
