[发明专利]基于氮离子源的离子束反应溅射沉积设备及氮化铝薄膜制备方法

权利要求书

1.一种基于氮离子源的氮化铝薄膜制备方法，其特征在于，采用基于氮离子源的离子束反应溅射沉积设备，所述方法包括以下步骤：

S1、关闭工件台的挡板，在氮离子源中充入氮气，产生低能氮离子束轰击靶台上的铝靶材，对铝靶材表面进行清洗；

S2、开启工件台的挡板，在氮离子源中充入氮气，产生高能氮离子束轰击靶台上的铝靶材，铝靶材上产生的溅射粒子沉积在工件台的衬底上形成所述氮化铝薄膜；

其中，所述方法还包括在步骤S1至S2之间执行的：

S2’保持工件台的挡板处于关闭状态，在氮离子源中充入氮气，产生高能氮离子束轰击靶台上的铝靶材，在铝靶材表面形成氮化铝覆盖层，其中高能氮离子束的离子束能量E_i1为400～700eV，束流密度J_b1为0.4～0.6mA/cm²，持续轰击时间T₁为20s～40s；

其中，所述步骤S2中使用的高能氮离子束的离子束能量E_i2为400～700eV，束流密度J_b2为0.4～0.6mA/cm²，持续轰击时间T₂为：

T₂＝(T₁+5)E_i1/E_i2×η

式中，T1为步骤S2’中高能氮离子束的持续轰击时间，单位为s；E_i1和E_i2分别为步骤S2’和S2中使用的高能氮离子束的离子束能量；η为修正系数，无单位量纲，当400eV≤E_i1≤500eV时，η取0.4-0.45，当500h＜E_i1≤700eV时，η取0.5-0.65。

2.根据权利要求1所述的基于氮离子源的氮化铝薄膜制备方法，其特征在于，所述方法中按照步骤S2’和步骤S2的顺序进行多轮轰击得到预定厚度的氮化铝薄膜。

3.根据权利要求2所述的基于氮离子源的氮化铝薄膜制备方法，其特征在于，所述氮化铝薄膜的厚度为80nm～100nm。

4.根据权利要求1所述的基于氮离子源的氮化铝薄膜制备方法，其特征在于，所述步骤S1中使用的低能氮离子束的离子能量E_i3为200～400eV，束流密度J_b3为0.2～0.4mA/cm²，持续轰击时间T₁为3～5分钟。

5.一种氮化铝薄膜，其特征在于，采用权利要求1-4中任一项所述的基于氮离子源的氮化铝薄膜制备方法制得。