[发明专利]结晶金属膜

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及结晶金属膜。

背景技术

[0002]各种薄膜形成技术，包括化学、物理和结合的技术，已经用于广泛的工业领域如半导体材料和磁性材料。

[0003]薄膜通常可以划分为多晶薄膜、单晶薄膜和非晶薄膜。这些中最通常形成的薄膜是多晶薄膜，它们可以是取向或未取向的，这取决于例如沉积条件。未取向的多晶薄膜包括随机取向以致它们的取向沿各个方向均匀分布的晶粒。另一方面，取向的多晶薄膜具有特定的晶轴优先地沿特定的方向对准的趋势。

[0004]薄膜的晶体结构可以根据例如该薄膜形成于其上的衬底的类型和温度条件变化。因此，在根据目标物理性能选择的各种条件下形成薄膜。

[0005]根据R.Hoogeveen，M.Moske等人的Thin Solid Films 275(1996)203-206，例如，如果在诸如SiO₂衬底或BeO衬底的衬底上沉积钽，则形成钽的正方晶系，即β-钽，如果在铝衬底上沉积钽，则形成钽的立方晶系，即α-钽。根据这一文献，此外，为了基本上完成从β-钽到α-钽的相转变，高达700℃的热处理是需要的。

发明内容

[0006]本发明提供比已知的金属膜具有更好物理性能的金属膜。

[0007]根据本发明的金属膜具有立方晶体结构。所述金属膜具有周期性的面内晶体取向图。所述晶体取向围绕着特定的晶轴方向逐渐地旋转，以致出现{100)面、{110}面和{111}面。

[0008]根据本发明的金属膜具有规则的在已知的多晶薄膜中未发现的取向分布并且可以提供比已知的金属薄膜更好的物理性能。

[0009]本发明的其它特征将由以下参照附图的示例性实施方案的描述变得显而易见。

附图说明

[0010]图1是本发明的示意图。

[0011]图2A-2D是说明根据本发明实施方案的α-钽膜的形成方法的示意图。

[0012]图3是本发明中周期性结构的示意图。

[0013]图4是说明本发明中晶体取向变化的示意图。

[0014]图5是说明形成根据本发明的晶体结构的机理的示意图。

[0015]图6A-6D是说明通过透射电子显微术(TEM)评价的样品的制备方法的示意图。

[0016]图7A-7C是横截面TEM图像和选区衍射图像的照片。

[0017]图8A和8B是通过扫描离子显微术(SIM)获得的照片。

[0018]图9A和9B是SIM图像和电子背散射图案(EBSP)图像的照片。

[0019]图10A和10B是显示在本发明的实施例中形成的α-钽结构的分析结果的示意图。

具体实施方式

[0020]发明人已经研究了钽薄膜的形成方法，结果成功地形成了比已知的钽薄膜具有更高耐热性和稳定性的钽薄膜。根据分析，该钽薄膜测定为α-钽。

[0021]在SiO₂衬底上形成的钽膜具有β-钽晶体结构。通常，为了将β-钽晶体结构转变成α-钽，在高温下，即700℃下的热处理是需要的。发明人已经完成了不需要这种热处理而形成α-钽薄膜的方法。

[0022]根据进一步分析，该钽薄膜经测定具有独特的结构，该结构具有周期性的面内图案。据发明人所知，至今一直没有此种晶体形式的报道；这是由发明人首先发现的独特晶体形式。

[0023]现将详细描述根据本发明的独特的周期性晶体结构，和触发发现该晶体结构的那种钽薄膜的形成方法。

[0024]图2A-2D说明了具有该独特周期性结构的α-钽膜的形成方法的实例。

[0025]通过气相沉积或热氧化在硅衬底10上形成氧化硅膜11(图2A中)。通过，例如，气相沉积在该氧化硅膜11上形成β-钽膜12(图2B中)。然后形成TiW膜13(图2C中)。随后，通过蚀刻除去该TiW膜13(图2C和2D中)。

[0026]可以用其上形成了β-钽膜的另一种衬底材料替代该氧化硅膜11。此类材料的实例包括硅、氧化铍和氧化铝(例如Al₂O₃)。

[0027]当沉积在硅衬底10上时，如此形成的钽膜具有β-钽结构。在沉积然后除去TiW膜13之后，该β-钽结构转变成α-钽结构。这允许从β-钽结构相转变成α-钽结构而不需要相关技术中使用的热处理。