[发明专利]一种Ti薄膜吸气剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种Ti薄膜吸气剂及其制备方法，属于薄膜吸气剂制备技术领域。该Ti薄膜吸气剂由一层吸气层组成，该吸气层中Ti的质量含量为99.95％以上。制备时，先采用标准RCA工艺对单晶硅基片进行清洗处理；然后采用Ti金属靶材，用磁控溅射方法将Ti沉积单晶硅基片上，得到一层致密Ti薄膜作为吸气层。本发明的Ti薄膜吸气剂可在较低温度(300～450℃)并且较短时间(10～30min)内实现激活，激活后的吸气剂在室温条件下具有良好的吸气性能，可用于消除高真空微电子器件内部的残余气体。

技术领域

本发明属于薄膜吸气剂制备技术领域，特别涉及一种Ti薄膜吸气剂及其制备方法。

背景技术

钛是活性元素，易吸附杂质气体并发生反应，同时也是重要的贮氢材料之一，在很多领域有着重要的应用。钛具有较高的吸氢密度，室温条件下，氢与钛能迅速反应，生成金属氢化物TiHx(0x2)。由于它的温度稳定性好，含氢量大x(最大值为2)，氢(氚、氘)化合物稳定等特性，已在核技术中获得应用，并有进一步开发应用前景。Ti的价格低廉，易获取。Ti还有很多其它优势，如饱和吸氢后平衡压极低，约为10^-4Pa，适宜于作为真空管器件。文献报道中涉及到用Ti作为真空器件中的吸氢材料的，大都是通过高温激活钽钛丝或铌钛丝，使其中的Ti蒸发到器壁上沉积成膜来发挥吸气作用，或者采用真空蒸镀法制备Ti薄膜，在真空环境中利用电子束蒸发源对膜料进行加热气化，最终沉积在底衬材料上形成薄膜，用作贮氢材料。但通过磁控溅射法制备薄膜可以更好地实现对薄膜厚度及微观结构的调控，制备得到的薄膜膜层均匀、致密、内部缺陷少、附着力强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Ti薄膜吸气剂及其制备方法，其中薄膜吸气剂中Ti的质量含量为99.95％以上。本发明的Ti薄膜吸气剂可在300～450℃、10～30min内实现激活，激活后的吸气剂在室温条件下具有良好的吸氢性能。

一种Ti薄膜吸气剂，由一层吸气层组成，即仅包含一层吸气层，该吸气层中Ti的质量含量为99.95％以上。

该Ti薄膜吸气剂中，所述吸气层为致密结构，无开放的气体扩散通道，厚度为800～1200nm。

所述Ti薄膜吸气剂的激活温度为300～450℃，激活时间为10～30min。

所述Ti薄膜吸气剂沉积在基片上，所述的基片为单晶硅基片。

一种Ti薄膜吸气剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用标准RCA工艺对单晶硅基片进行清洗处理；

(2)采用Ti金属靶材，用磁控溅射方法将Ti沉积在步骤(1)所得单晶硅基片上，得到一层致密Ti薄膜作为吸气层。

步骤(2)中，在沉积Ti薄膜前，先进行预溅射除去靶材表面的氧化层；开启机械泵及分子泵，在镀膜腔室的真空度优于5.0×10^-4Pa时，向腔室内通入纯度为99.99999％的高纯氩气，将溅射气压控制在0.2～0.5Pa，然后开始预溅射；预溅射功率为50～200W，靶基距为4～8cm，预溅射时间为30～60min。

预溅射之后，开始在单晶硅基片上沉积Ti薄膜，溅射气压为0.2～0.5Pa，溅射功率为50～200W，靶基距为4～8cm，沉积时间为30～120min。

步骤(2)中，Ti金属靶材的纯度为99.95wt.％以上。

本发明的有益效果为：

(1)本发明以Ti为吸气靶材成分。

(2)本发明吸气层结构致密，不存在开放的气体扩散通道，可以有效防止衬底吸附气体向薄膜主体吸气层的扩散，进而起到防止衬底放气造成薄膜活性降低的作用，有效降低衬底放气对吸气薄膜的毒化效应。