[發明專利]一種氧化銅膜/硅晶片復合結構及其制備方法

有效

• 申請號: 202010927732.0
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112030109B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 韋江;王佳偉;胡強;程香平;陸磊;張友亮;焦斌斌;劉覲
• 申請（專利權）人: 江西省科學院應用物理研究所
• 主分類號: C23C14/16
• 分類號: C23C14/16;C23C14/35;C23C14/58
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明提供了一種氧化銅膜/硅晶片復合結構及其制備方法，涉及納米薄膜材料制備技術領域。本發明以磁控濺射的方法在硅晶片上沉積銅，使銅膜均勻的沉積在硅晶片上；所述銅膜/硅晶片結構在臭氧條件下進行氧化反應，能夠將銅膜中的銅氧化成為氧化銅；再經后續的熱處理，使得氧化銅膜與硅晶片基底之間的結合強度變強。本發明提供的氧化銅膜/硅晶片復合結構的氧化銅膜為納米尺寸氧化銅堆積而成，所述納米尺寸氧化銅的結構為納米片狀結構或顆粒狀結構，且納米片狀結構的厚度為100～200nm，納米顆粒結構的尺寸為200～300nm。在本發明中，所述氧化銅膜與硅晶片的膜基結合力大于100μN，結合穩定、不脫落不分離。

技術領域

本發明涉及納米薄膜材料制備技術領域，尤其涉及一種氧化銅膜/硅晶片復合結構及其制備方法。

背景技術

氧化銅是一種p型半導體材料，常被用作催化劑、電極材料、光熱、光導以及傳感器材料，因此氧化銅具有非常重要的工程意義和經濟價值。

由于納米材料具有較大的比表面積和有別于塊體材料的物化性質，制備納米材料是目前科研界研究的熱點方向之一。硅晶圓片是目前半導體工業產品的基礎材料，將氧化銅附著在硅晶圓片上更有助于利用氧化銅的物化性能。然而采用直接加熱銅膜制備氧化銅膜的方法所得到的氧化銅薄膜極易卷曲開裂，無法與硅襯底緊密牢固結合，嚴重影響了氧化銅材料的應用。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種氧化銅膜/硅晶片復合結構及其制備方法。本發明提供的方法能夠使氧化銅膜與硅晶片基底牢固地結合在一起，擴大了氧化銅膜/硅晶片復合結構的使用范圍。

本發明提供了一種氧化銅膜/硅晶片復合結構的制備方法，包括以下步驟：

以銅靶為銅源，在硅晶片上磁控濺射銅，得到銅膜/硅晶片結構；

將所述銅膜/硅晶片結構在臭氧氣氛下進行氧化反應，得到前驅體結構；

將所述前驅體結構在空氣氣氛下進行熱處理，得到所述氧化銅膜/硅晶片復合結構。

優選地，所述硅晶片為氧化硅片，所述氧化硅片上二氧化硅薄膜的平均厚度為300～500nm。

優選地，所述磁控濺射的參數包括：磁控濺射氣氛為高純氬氣，磁控濺射的氣壓為0.6～1.0Pa，磁控濺射的功率密度為20～30W/cm²，磁控濺射的時間為0.5～1h。

優選地，所述銅膜/硅晶片結構中銅膜的厚度為1.5～3μm。

優選地，所述臭氧氣氛的流量3～5g/h。

優選地，所述氧化反應的溫度為室溫，時間為10～20min。

優選地，所述空氣氣氛的流速為80～120L/min。

優選地，所述熱處理的溫度為350～450℃，時間為0.5～1h。

本發明還提供了上述技術方案所述的制備方法制得的氧化銅膜/硅晶片復合結構，所述氧化銅膜/硅晶片復合結構的氧化銅膜為納米尺寸氧化銅堆積而成，所述納米尺寸氧化銅的結構為納米片狀結構或顆粒狀結構，納米片狀結構的厚度為100～200nm，納米顆粒結構的尺寸為200～300nm；所述氧化銅膜與硅晶片的膜基結合力大于100μN。

本發明提供了一種氧化銅膜/硅晶片復合結構的制備方法，包括以下步驟：以銅靶為銅源，在硅晶片上磁控濺射銅，得到銅膜/硅晶片結構；將所述銅膜/硅晶片結構在臭氧氣氛下進行氧化反應，得到前驅體結構；將所述前驅體結構在空氣氣氛下進行熱處理，得到所述氧化銅膜/硅晶片復合結構。