[发明专利]一种高电导率Mo金属薄膜结构及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高电导率Mo金属薄膜结构及其制备方法和应用，其制备方法包括，在Mo金属膜表面生长保护层，随后进行高温退火处理；保护层为等离子体增强化学气相沉积法生长的100‑300nmSiO₂层；高温退火处理为先抽真空至10^‑4Pa，再在1750‑2400Pa氩气下800‑1100℃下退火45‑90min。本发明的方法通过在Mo金属膜表面生长保护层后进行高温退火处理，可改善其微观结构，进一步提高Mo金属薄膜结构的电学性能，实现其电阻率的有效控制；其工艺简单，工艺参数可控，重复性好，较常规制备方法而言其原料成本和加工成本大幅下降，应用前景好，能满足微机电系统和集成电路应用的需要。

技术领域

本发明属于薄膜材料技术领域，涉及微机电系统加热用薄膜材料的制备，具体涉及一种高电导率Mo金属薄膜结构及其制备方法和应用。

背景技术

Mo作为一种电阻率低、机械强度大的高熔点金属，具有高的热稳定性、优异的电学性能等特点，可用作CIGS薄膜太阳能电池的背接触层，Mo/Si系统用于集成电路互连线、欧姆接触和肖特基势垒，同时Mo/Si多层膜作为同步辐射软X射线的反射镜材料，其具有很好的热稳定性和界面平整度，Mo加热材料在国外也有少量报道，综上可知，Mo金属薄膜的调控及研究逐渐得到人们的广泛重视。

作为背接触层的Mo薄膜质量直接影响CIGS吸收层薄膜材料的表面形貌和电池使用寿命等。背接触层材料应具有较高的光反射率、较低的电阻率，并能够抵抗吸收层CIGS薄膜沉积过程中的高腐蚀性气氛，这就要求背接触层材料具有较高的纯度，且与基底结合要好。而金属硅化物的形成及性质与难熔金属的性质紧密相关，因此人们对薄膜电阻率做出广泛研究。

由于Mo与氧的吸附与作用，即便在高真空的溅射系统中，其电阻率也波动于几个数量级间，相差甚大，因此研究比较困难。季航等发表名为《磁控溅射Mo薄膜电阻率的原位研究》的论文研究了磁控溅射Mo薄膜的电阻率与薄膜厚度的关系，通过实验曲线拟合并计算得到Mo薄膜电阻率与薄膜厚度关系的理论曲线，得出其导电机制，但调控参数有限，不能得出其它参数对电阻率的影响。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明弥补了现有技术存在的不足，提供一种高电导率Mo金属薄膜结构及其制备方法和应用，在工业上具有重要的推广价值。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高电导率Mo金属薄膜结构的制备方法，包括，在Mo金属膜表面生长保护层，随后进行高温退火处理。

高温退火处理可使金属Mo的晶粒长大，达到热力学更稳定的状态，同时，晶界的减少降低了电子运动阻力，使晶体内部势场降低，从而体现出电阻率的下降；然而，晶粒的长大同时意味着导线图形化时边缘更加粗糙，产生线宽不均匀等问题。

在上述技术方案中，所述保护层为SiO₂层或SiN_x层。

具体地，上述SiN_x层可为LPCVD法制备的SiN_x层。

详细地，上述保护层需要具有优异的绝缘性和高温稳定性，同时，需与衬底及Mo金属膜有良好的黏附性，优选为SiO₂层。

在上述技术方案中，所述保护层的厚度为50-500nm。

具体地，上述厚度的保护层能在保证薄膜应力合适的前提下，可有效将Mo金属膜与外界气氛隔绝，防止微量氧扩散与金属氧化，导致Mo金属膜破裂失效。

进一步地，在上述技术方案中，所述保护层为等离子体增强化学气相沉积法生长的SiO₂层。

优选地，在上述技术方案中，所述SiO₂层的厚度为100-300nm。