[发明专利]一种金属纳米晶薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米电子器件及纳米加工技术领域，尤其涉及一种金属纳米晶薄膜的制备方法。

背景技术

纳米晶材料由于平均粒径微小、表面原子多、比表面积大、表面能高，因而其性质既不同于单个原子、分子，又不同于普通的颗粒材料，显示出独特的量子尺寸效应、表面与界面效应、量子隧穿效应等特性，从而表现出与常规晶体材料截然不同的性能。

这主要体现在电学性能、光学性能、磁学性能、机械性能、热学性能、化学性能等方面。在各种纳米晶材料中，硅纳米晶薄膜与部分金属纳米晶薄膜非常适合于制备高性能存储器件。

目前制备的金属纳米晶材料大多为粉末，而且大多采用化学方法合成。申请号为95112713.6的中国发明专利公开了一种采用化学方法制备尺寸可控纳米级银粉的方法；申请号为200410011178.2的中国发明专利公开了一种采用化学方法合成尺寸可控的树枝状化合物保护的金纳米晶；申请号为200510037955.5的中国发明专利公开了一种采用化学方法制备高致密纳米金属薄膜或块体材料的方法；申请号为03137139.6的中国发明专利公开了一种采用化学方法制备立方体银纳米晶颗粒薄膜的方法；申请号为03121554.8的中国发明专利公开了一种采用机械加工方法生产纳米晶金属线材或带材的方法；申请号为93111176.5的中国发明专利公开了一种采用溅射法沉积难熔金属碳化物纳米晶的方法。

利用上述方法制备金属纳米晶材料一般都存在制备工艺复杂、制备成本高、制备效率低、材料种类单一、与传统的硅平面工艺的兼容性差，不利于在器件制备的应用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对上述现有技术存在的不足，本发明的主要目的在于提供一种金属纳米晶薄膜的制备方法，以简化制备工艺、降低制备成本、提高制备效率，并提高与传统的硅平面工艺的兼容性，有利于在器件制备的应用。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种金属纳米晶薄膜的制备方法，该方法包括：

A、在绝缘衬底上淀积一层金属薄膜；

B、在惰性气体中高温快速退火，形成分离的金属纳米晶薄膜。

步骤A中所述绝缘衬底为平整、洁净的SiO₂、Si₃N₄或Al₂O₃绝缘衬底。

步骤A中所述淀积的方法为溅射或蒸发。

所述溅射包括磁控溅射、射频溅射、直流溅射、共溅射或反应溅射，所述蒸发包括热蒸发或电子束蒸发。

步骤A中所述金属薄膜的厚度为2至3nm。

步骤A中所述金属薄膜为单质金属薄膜、金属硅化物薄膜或金属合金薄膜。

所述单质金属为Ni、Fe、Co、Mn、Cr、W、Ge、Al、Cu、Au、Ag或Pt，所述金属硅化物为WSi₂或TaSi₂，所述金属合金为NiFe或WTi。

步骤B中所述惰性气体为N₂、Ar、He。

步骤B中所述高温快速退火的温度为700℃至1600℃。

步骤B中所述快速退火的时间为5至90秒。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、利用本发明制备的金属纳米晶薄膜，具有很好的电荷俘获和存储特性，能够与传统的硅平面工艺兼容，非常适合于适于制作高性能的半导体存储器件。

2、利用本发明提供的制备金属纳米晶薄膜的方法，大大简化了制备工艺，降低了制备成本，提高了工艺稳定性和制备效率，非常有利于本发明的广泛推广和应用。

附图说明

图1为本发明提供的制备金属纳米晶薄膜总体技术方案的实现流程图；

图2为本发明提供的在绝缘衬底上淀积金属薄膜的示意图；

图3为本发明提供的对淀积的金属薄膜进行高温快速退火形成金属纳米晶薄膜的示意图；

图4为依照本发明第一个实施例制备的Ni纳米晶薄膜的扫描电子显微镜照片；

图5为依照本发明第二个实施例制备的WSi₂纳米晶薄膜的扫描电子显微镜照片；

图6为依照本发明第三个实施例制备的WTi纳米晶薄膜的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，图1为本发明提供的制备金属纳米晶薄膜总体技术方案的实现流程图，该方法包括以下步骤：