[发明专利]性能改进的氮化锌系复合薄膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种性能改进的氮化锌系复合薄膜的制备方法，包括如下步骤：准备表面清洁的单晶硅基片；在单晶硅基片表面沉积第一ZnO层；在第一ZnO层表面沉积金属Zn层；在金属Zn层表面沉积第二ZnO层；在第二ZnO层表面沉积第一AZO层；在第一AZO层表面沉积第二AZO层；在第二AZO层表面第一Zn₃N₂层；在第一Zn₃N₂层表面沉积第二Zn₃N₂层；以及对复合薄膜进行退火处理。本发明的氮化锌系复合薄膜的制备方法制得的复合薄膜由于具有特殊的膜结构，使得其比现有技术的薄膜具有更高的迁移率以及载流子浓度，如果由本发明的膜层制作器件，则器件的功耗将降低20％以上，使用频率至少提高10％。

技术领域

本发明属于层状材料技术领域，涉及一种性能改进的氮化锌系复合薄膜的制备方法。

背景技术

在微电子工业的发展历程中，存在着一条由英特尔公司创始人之一戈登·摩尔先生提出的摩尔定律，具体内容为：在成本一定的情况下，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会翻一番，性能也将提升一倍。在这一定律的预示下，集成电路的规模不断增加，其集成度也在大幅度上升。那么对于具有MOS(金属氧化物半导体)晶体管结构的器件来说同样如此，在近几十年的发展历程中，CMOS结构集成电路已经成为了整个半导体行业中的核心技术，它的沟道长度从过去的几十微米已经降到了如今的几十纳米，在英特尔公司生产的芯片中，其栅极的厚度已经达到了45纳米的量级。当45纳米这个尺寸条件下，要求栅电极的等效氧化层厚度小于3纳米，这就意味着一直以来具有相当优秀性能的传统氧化硅栅介质材料厚度会减小至1纳米左右，此时对于氧化硅材料来说，会出现明显的量子隧穿效应，导致漏电流大大提高，即达到了其物理极限。为了克服上述物理极限，急需开发一种替代氧化硅材料的新型半导体材料。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种性能改进的氮化锌系复合薄膜的制备方法，从而克服现有技术的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种性能改进的氮化锌系复合薄膜的制备方法，该制备方法包括如下步骤：准备表面清洁的单晶硅基片；在单晶硅基片表面以第一磁控溅射工艺参数沉积第一ZnO层，其中，第一ZnO层的厚度为10-15nm；在第一ZnO层表面以第二磁控溅射工艺参数沉积金属Zn层，其中，金属Zn层的厚度为5-10nm；在金属Zn层表面以第三磁控溅射工艺参数沉积第二ZnO层，其中，第二ZnO层的厚度为20-30nm；在第二ZnO层表面以第四磁控溅射工艺参数沉积第一AZO层，其中，第一AZO层的厚度为25-40nm；在第一AZO层表面以第五磁控溅射工艺参数沉积第二AZO层，其中，第二AZO层的厚度为15-30nm；在第二AZO层表面以第六磁控溅射工艺参数沉积第一Zn₃N₂层，其中，第一Zn₃N₂层的厚度为10-20nm；在第一Zn₃N₂层表面以第七磁控溅射工艺参数沉积第二Zn₃N₂层，得到性能改进的氮化锌系复合薄膜，其中，第二Zn₃N₂层的厚度为15-30nm；以及对性能改进的氮化锌系复合薄膜进行退火处理。

优选地，上述技术方案中，在单晶硅基片表面以第一磁控溅射工艺参数沉积第一ZnO层的具体工艺为：溅射靶材为ZnO靶材，溅射气氛为氩气，氩气流量40-60sccm，电源脉冲频率为70-150kHz，溅射电压为300-500V，溅射功率为200-400W，基片温度为300-400℃。