[发明专利]光敏装置和材料

说明书

本文公开用于在反应空间中的衬底上沉积包括介电性过渡金属化合物相和导电或半导体过渡金属化合物相的薄膜的沉积方法。沉积方法可包含多个超循环。每一超循环可包含介电性过渡金属化合物子循环和还原子循环。所述介电性过渡金属化合物子循环可包含使所述衬底与介电性过渡金属化合物接触。所述还原子循环可包含使所述衬底与还原剂和氮反应物交替并依次接触。所述薄膜可包括包埋于导电或半导体过渡金属化合物相中的介电性过渡金属化合物相。

技术领域

本申请大体上涉及光敏装置和材料领域，并且更确切地说，涉及形成包括介电性过渡金属化合物相和导电或半导体过渡金属化合物相的薄膜的方法。

背景技术

原子层沉积(ALD)是基于连续的自饱和表面反应，其可提供与待涂布的结构的几何形状无关的良好保形性和步阶覆盖。然而，通过ALD沉积金属膜一直受到挑战，在某种程度上是因为ALD基本上是基于热力学上有利的半反应。

耐火金属导电层为微电子和纳米电子件中的基本构建模块。抗氧化金属薄膜在多种情形下为合乎需要的。举例来说，在半导体制造业中通常使用氮化钛层例如作为栅电极材料或作为铜扩散阻挡层。然而，已知当储存在空气中时，氮化钛会从表面氧化，可能穿过晶界，直到数十纳米的深度。

此外，光敏材料和/或导电光透明材料适用于多种情形下。举例来说，光敏材料可用于将来自光子的辐射能转化成电能并且是例如太阳能电池中的重要元件。

发明内容

在一些实施例中，提供原子层沉积(ALD)方法来沉积包括包埋于导电或半导体过渡金属化合物相中的介电性过渡金属化合物相的薄膜。在一些实施例中，介电性过渡金属化合物相可包括过渡金属氧化物或过渡金属氟化物。在一些实施例中，介电性过渡金属化合物相可包括TiF₃。在一些实施例中，导电或半导体相可包括元素过渡金属、过渡金属的合金、过渡金属氧化物、过渡金属氮化物、过渡金属硅化物和/或过渡金属碳化物。在一些实施例中，导电或半导体过渡金属化合物相可为TiN。在一些实施例中，介电性过渡金属化合物相可为TiF₃，并且导电或半导体过渡金属化合物相可为TiN。

在一些实施例中，介电性过渡金属化合物相可包括离散粒子。在一些实施例中，介电性过渡金属化合物相可包括直径在约0.1nm到约500nm范围内的粒子。在一些实施例中，导电或半导体过渡金属化合物相环绕介电性过渡金属化合物相粒子。

在一些方面，提供原子层沉积(ALD)方法来在反应空间中的衬底上沉积包括介电性过渡金属化合物相和导电或半导体过渡金属化合物相的薄膜。在一些实施例中，ALD方法可包括多个超循环，其中至少一个超循环包括两个子循环：金属氟化物子循环和第二子循环。在一些实施例中，金属氟化物子循环包括使衬底与金属氟化物接触，并且第二子循环包括使衬底与硅烷或硼烷和氮反应物交替并依次接触。在一些实施例中，第二子循环被称为还原子循环，并且衬底与还原剂和氮反应物接触。在一些实施例中，衬底可包括硅。

根据一些实施例，介电性过渡金属化合物的过渡金属包括选自Ti、Ta、Nb、Mo和W的金属。在一些实施例中，介电性过渡金属化合物包括过渡金属氟化物。在一些实施例中，过渡金属氟化物包括TiF₄。在一些实施例中，还原剂为硅烷或硼烷。在一些实施例中，还原剂包括二硅烷或丙硅烷。在一些实施例中，还原剂包括二硼烷或三硼烷。在一些实施例中，氮反应物选自由以下组成的群组：氨、N₂H₄、氮原子、含氮等离子体和氮自由基。在一些实施例中，过渡金属氟化物是TiF₄，并且还原剂是Si₃H_8。在一些实施例中，在多个超循环中的至少一次中以至少约0.1的比率进行金属氟化物子循环和还原子循环。在一些实施例中，薄膜包括TiF₃。