[发明专利]原子层化学气相沉积系统生长(MO2)x(SiO2)1-x金属氧化物薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种原子层化学气相沉积系统生长(MO₂)_x(SiO₂)_1‑x金属氧化物薄膜的方法，通过调节M源和Si源交替重复生长控制薄膜的厚度，通过调节M源和Si源各自的脉冲循环次数调控薄膜的组分，实现薄膜组分和厚度的控制，操作简单，可控可调。

技术领域

本发明涉及薄膜制备技术，尤其涉及一种薄膜组分可调、可控的制备方法。

背景技术

随着微电子器件的快速发展，多组元金属氧化物薄膜得到越来越多的应用。金属氧化物薄膜的组分直接影响薄膜的电学性能，因此薄膜组分的调控成为行业人员研究的重点。传统的金属氧化物薄膜的制备工艺多采用物理溅射的方法，通过制备不同组分配比陶瓷靶材，借助脉冲激光沉积系统或磁控溅射系统生长与设计组分配比一致的氧化物薄膜，原材料成本较高，制备过程复杂。

为了避免传统工艺的缺点，本发明提供了一种原子层化学气相沉积系统生长(MO₂)_x(SiO₂)_1-x金属氧化物薄膜的方法，通过调节M源和Si源交替重复生长控制薄膜的厚度，通过调节M源和Si源各自的脉冲循环次数调控薄膜的组分，实现薄膜组分和厚度的控制，操作简单，可控可调。

发明内容

本发明提供了一种原子层化学气相沉积系统生长(MO₂)_x(SiO₂)_1-x金属氧化物薄膜的方法，所述制备过程如下：

a)将基底放入适量无水乙醇中，超声清洗1分钟后，用去离子水超声清洗3分钟，去除表面杂质，然后利用高纯氮气吹干后置于原子层化学气相沉积腔体内的样品台上，生长(MO₂)_x(SiO₂)_1-x金属氧化物薄膜过程中，Si源选用三(二甲胺基)硅(Si(N(CH₃)₂)₃)，氧源可在臭氧和水中任选一种，M可在Hf、Zr、Ti中任选一种，所用金属源分别为四(二甲胺基)铪(Hf(N(CH₃)₂)₄)、四(二甲胺基)锆(Zr(N(C₂H₅)₂)₄)、四(二甲胺基)钛(Ti(N(CH₃)₂)₄)，衬底温度在300-400℃范围内，源的温度在180-200℃范围内；

b)利用原子层化学气相沉积在基底上沉积(MO₂)_x(SiO₂)_1-x金属氧化物薄膜时，首先生长n1个循环的MO₂，n₁在1-5范围内选择，而后生长m₁个循环的SiO₂，m₁在1-5范围内选择，然后再生长n₂个循环的MO₂，n₂在1-5范围内选择，紧接着生长m₂个循环的SiO₂，m₂在1-5范围内选择，如此交替重复生长，其中交替重复生长次数根据薄膜厚度需要可在2-200范围内选择；

c)生长后的(MO₂)_x(SiO₂)_1-x金属氧化物薄膜原位保温时间控制在30-60分钟范围内，确保薄膜中各组分在衬底温度下扩散，形成组分均匀的薄膜。

附图说明

图1：原子层化学气相沉积系统生长(MO₂)_x(SiO₂)_1-x金属氧化物薄膜的流程图。