前驱体空间分隔式制备铝酸铋薄膜的方法_2

文档序号:9502211阅读:来源:国知局
体;
[0028] 用于通入祕前驱体气体和侣前驱体气体的分隔空间的数量之和等于用于通入氧 前驱体的分隔空间的数量,用于通入祕前驱体气体、侣前驱体气体和氧前驱体的分隔空间 的数量之和等于用于通入惰性气体的分隔空间的数量;
[0029]考虑到前驱体分子的空间位阻效应,用于通入祕前驱体气体的分隔空间的数量与 用于通入侣前驱体气体的分隔空间的数量并不一定相等,而是按照如下原则进行分配:
[0030] 当托盘和衬底在运些分隔空间构成的闭合环中运动一周时,衬底上沉积得到的 祕、侣的化学计量比接近于1: 1,允许有10%W下的正误差,即祕、侣的化学计量比在1:1~ 1:1. 1的范围内,运是由于需要考虑在步骤Η)快速热退火中祕元素容易挥发而作出的适当 补偿;
[0031]在满足上述要求的情况下,用于通入祕前驱体气体、侣前驱体气体的分隔空间在 上述闭合环中尽可能地空间上均匀分布排列。
[0032]在薄膜制备过程中,合理选择真空反应腔的溫度、衬底运动速度、Ξ(2, 2, 6, 6-四 甲基-3, 5-庚二酬酸)祕(ΙΠ)、Ξ甲基侣、惰性气体的流速、压力,使得衬底材料每次经过 通入Ξ化2, 6, 6-四甲基-3, 5-庚二酬酸)祕(III)、Ξ甲基侣的分隔空间时,均可W使衬 底材料表面完整地吸附一单分子层Ξ(2, 2, 6, 6-四甲基-3, 5-庚二酬酸)祕(III)或Ξ甲 基侣,其吸附机制为朗缪尔化angmuir)吸附;当衬底依次经过两种前驱体的分隔空间时, 完成一次薄膜沉积,例如,衬底经过BN0N时,沉积一层Bi2〇3。
[0033]在薄膜制备过程中,衬底溫度位于前述的合适的溫度窗口内,在衬底每次经过祕 前驱体气体氛围、侣前驱体气体氛围、氧前驱体气体氛围时,衬底表面的化学吸附反应均为 "半反应"("half-reaction"),而不是一次完整的化学吸附反应,只有衬底两次分别经过 祕前驱体气体氛围和氧前驱体气体氛围,或侣前驱体气体氛围和氧前驱体气体氛围,才完 成一次完整的化学吸附反应,分别得到一个原子层的Bi2〇3或A1 2化;
[0034]在薄膜制备过程中,真空反应腔的溫度、衬底运动速度保持恒定,通入每一个分隔 空间的Ξ(2, 2, 6, 6-四甲基-3, 5-庚二酬酸)祕(III)气体、Ξ甲基侣气体、惰性气体的流 速、压力、溫度也都保持恒定,并持续不断地通入每个分隔空间,每一个气体管路均由质量 流量控制器(MFC)来控制气体流速、压力。
[0035]在薄膜制备过程中,各个通入相同前驱体的分隔空间的气压基本相同,但通入不 同前驱体的分隔空间的气压则不必相同(即可W相同也可W不同),另外,为了确保生长过 程精确可控,在通入各种气体时必须调节各管路气体流速使各个分隔空间的气压必须遵循 下述规则:
[0036]通入惰性气体的分隔空间的气压必须大于邻近的通入祕前驱体气体、侣前驱体气 体或氧前驱体气体的分隔空间的气压,允许通入惰性气体的分隔空间中的惰性气体有少量 部分通过缝隙侵入到邻近的通入其他前驱体气体(即祕前驱体、侣前驱体、氧前驱体)的分 隔空间,相反的情况则不允许发生,在此情况下,所述"少量"的涵义是指:尽管允许有少量 惰性气体通过缝隙侵入到邻近的分隔空间,但仍然可W确保衬底每次经过祕前驱体气体、 侣前驱体气体、氧前驱体气体氛围时,都可W分别使衬底表面完整地化学吸附一单分子层 的祕前驱体分子、侣前驱体分子、氧前驱体分子。
[0037]通入祕前驱体气体、侣前驱体气体、氧前驱体气体的各个分隔空间中,不必要求其 中的祕前驱体分子、侣前驱体分子、氧前驱体分子浓度均匀,允许存在一定的浓度梯度,但 其分布应广泛到可使得衬底表面完整地化学吸附一单分子层的祕前驱体分子、侣前驱体分 子、氧前驱体分子。 阳0測在本发明中,所述的衬底可W是TiN、Si〇2、Si、LaNiOs/Si、Pt/Ti〇2/Si〇2/Si、Pt/Ti/Si〇2/Si,还可W是其他合适的衬底。
[0039]在本发明中,术语"惰性气体"不仅仅指通常化学领域所指的惰性气体(氮气、 氣气等),还包括在整个薄膜制备过程中不会与前驱体发生化学反应的其他气体,例如:氮 气。 W40] 在本发明中,氧前驱体气体可W是&0、〇2、〇3其中任意一种,也可W是其中任意两 种或Ξ种的混合气体,其中&0为去离子水,〇2、〇3纯度均高于99. 999%。
[0041] 在本发明中,祕前驱体、侣前驱体分别为Ξ(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酬酸)祕 (III)、Ξ甲基侣;在设备允许和满足实际需求的情况下,祕前驱体也可W采用Ξ苯基祕、Ξ 甲基祕、二叔下醇基祕、二甲代甲娃烷基祕等,侣前驱体也可W义用二乙基侣、二叔下基侣。
[0042]优选地,在托盘上可W排布满衬底片W提高生产效率。
[0043]优选地,真空反应腔除去通气与排气的两端外其主体部分为圆桶形。
[0044]优选地,托盘为圆盘状,并均匀地分布有多个浅槽W容纳衬底。 阳045]优选地,托盘由电机驱动,带动衬底匀速地转动。
[0046]优选地,提供一控制系统,由控制系统来设定、控制托盘转动的圈数,由此来控制 得到BiAl化薄膜材料的厚度,所述控制系统可W是定制的专用电路,可W是由化C(可编程 逻辑控制器)构成,可W由FPAL(现场可编程口阵列)构成,也可W由CPLD(复杂可编程逻 辑器件)构成,还可W是单片机构成,或是PC机;在薄膜沉积前预先设定托盘旋转的次数, 当薄膜沉积开始后系统开始计数,托盘转过设定的圈数后,停止电机转动并停止通入各种 前驱体气体。
[0047] 在实施过程中,应设计使托盘的尺寸、面积比所有分隔空间构成的封闭环大。运样 可W使各种前驱体气体充分地与衬底接触,完成一个完整的表面化学吸附。
[0048] 本发明的有益效果:
[0049] 通过采用本发明的制备BiAl〇3薄膜材料的方法,可W实现BiAl〇3薄膜生长厚度的 精确可控,且BiAl〇3薄膜表面平整度大大优于现有技术。同时,由于各种气体的通入是连 续不断、且流速恒定,薄膜的厚度仅取决于衬底转过的次数,工艺变得极为简单、可靠。
【附图说明】
[0050] 图1 :薄膜生长的合适的溫度窗口示意图,图中L表示溫度下限,Η表示溫度上限; 在溫度窗口内,沉积速率不随溫度变化;当溫度不够高时,前驱体冷凝引起多层吸附导致过 高的沉积速率,或导致吸附不完全,反应活性差;溫度过高时前驱体分解导致额外的CVD式 生长,或由于过高的热动能,前驱体解吸附。
[0051] 图2 :祕前驱体、侣前驱体、氧前驱体分别采用Ξ(2, 2, 6, 6-四甲基-3, 5-庚二酬 酸)祕(III)、Ξ叔下基侣、&0时各个分隔空间的排列,图中WΒ、Α、0、Ν分别代表祕前驱 体气体、侣前驱体气体、氧前驱体气体、惰性气体。
[0052] 图3 :祕前驱体、侣前驱体、氧前驱体分别采用Ξ甲基祕、Ξ甲基侣、&0时各个分隔 空间的排列,图中WB、Α、0、Ν分别代表祕前驱体气体、侣前驱体气体、氧前驱体气体、惰性 气体。 阳化引图4:祕前驱体、侣前驱体、氧前驱体分别采用Ξ苯基祕、Ξ乙基侣、&0时各个分隔 空间的排列,图中WB、Α、0、Ν分别代表祕前驱体气体、侣前驱体气体、氧前驱体气体、惰性 气体。
【具体实施方式】
[0054]下面结合实例具体介绍本发明的技术方案。 阳化5] 实施例1 :
[0056]所使用的真空反应腔中包括有32个分隔空间,分别用于通入Ξ(2, 2, 6, 6-四甲 基-3, 5-庚二酬酸)祕(ΠΙ)蒸汽、Ξ叔下基侣蒸汽、&0蒸汽、纯度在99.9995%?上的 成(氮气);WB、A、0、N分别代表祕前驱体气体、侣前驱体气体、氧前驱体气体、高纯度氮气, 则运些分隔空间的排列次序如图2所示。 W57]S化2, 6, 6-四甲基-3, 5-庚二酬酸)祕(ΙΠ)蒸汽由一个固体源瓶产生, 原料Ξ(2, 2, 6, 6-四甲基-3, 5-庚二酬酸)祕(ΠΙ)被加热处于170-195 °C下,产生Ξ (2, 2, 6, 6-四甲基-3, 5-庚二酬酸)祕(III)蒸汽;
[0058] &0蒸汽由一个液体源瓶产生,该原料在室溫状态下并由半导体制冷片适当降溫 W避免产生过高的蒸汽压;
[0059]Ξ叔下基
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1