CN110983280A - 一种离子束辅助沉积工艺制备W掺杂ZrO2薄膜的方法 - Google Patents

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姚婷婷
李刚
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杨扬
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    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5806—Thermal treatment

Abstract

本发明公开一种离子束辅助沉积工艺制备W掺杂ZrO2薄膜的方法，包括以下步骤：a、采用单晶硅片为衬底，清洗衬底，去除衬底表面的污垢；b、将衬底放入离子束辅助沉积***的腔室内，离子束辅助沉积***采用钨靶与锆靶；c、启动离子束辅助沉积***，先使用钨靶，在衬底表面沉积氧化钨薄膜；然后使用锆靶，在氧化钨薄膜表面沉积氧化锆薄膜；d、将沉积了薄膜的衬底放入退火炉，在1000℃的氧气气氛中退火3小时，使氧化钨在氧化锆薄膜中均匀扩散；然后随炉冷却至常温即得到W掺杂ZrO2薄膜；该方法能够进行任意W掺杂量的ZrO2薄膜的制备，并且不需要另外制作混合靶材，方法简单、可控性强。

Description

一种离子束辅助沉积工艺制备W掺杂ZrO2薄膜的方法
技术领域
本发明涉及溅射沉积镀膜技术领域，具体是一种离子束辅助沉积工艺制备W掺杂ZrO2薄膜的方法。
背景技术
ZrO2由于具有高硬度、高温导电、高化学稳定性等特性，其被广泛应用于电子元器件等领域。有研究表明：一定量的W掺杂可在ZrO2薄膜中形成一定的钨酸锆，由于掺杂的氧化锆薄膜负热膨胀温度范围更广；系数更大等优势，使掺杂的ZrO2薄膜应用更为广泛。
传统磁控溅射法制备W掺杂ZrO2薄膜，都是利用含有一定量氧化钨的氧化锆靶材，进行溅射，所制备的掺杂薄膜中的掺杂量为恒定值，对于灵活制备不同掺杂量的氧化锆薄膜是一个弊端。
发明内容
本发明的目的在于提供一种离子束辅助沉积工艺制备W掺杂ZrO2薄膜的方法，该方法能够进行任意W掺杂量的ZrO2薄膜的制备，并且不需要另外制作混合靶材，方法简单、可控性强。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种离子束辅助沉积工艺制备W掺杂ZrO2薄膜的方法，包括以下步骤：
a、采用单晶硅片为衬底，清洗衬底，去除衬底表面的污垢；
b、将衬底放入离子束辅助沉积***的腔室内，离子束辅助沉积***采用钨靶与锆靶；
c、启动离子束辅助沉积***，先使用钨靶，在衬底表面沉积氧化钨薄膜；然后使用锆靶，在氧化钨薄膜表面沉积氧化锆薄膜；
d、将沉积了薄膜的衬底放入退火炉，在1000℃的氧气气氛中退火3小时，使氧化钨在氧化锆薄膜中均匀扩散；然后随炉冷却至常温即得到W掺杂ZrO2薄膜。
本发明的有益效果是：
一、采用两块独立的靶材，每个靶材可以各自独立控制，离子束辅助沉积工艺简单、效率高、可控性强。
二、只需要改变靶材在离子束辅助沉积时的工艺参数，即可以改变薄膜的厚度，进而改变W的掺杂量，制备灵活方便。
三、在1000℃的氧气气氛中退火，能够使氧化钨在氧化锆薄膜中重新分布、均匀扩散。
四、不需要单独制作钨和锆的混合靶材。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种离子束辅助沉积工艺制备W掺杂ZrO2薄膜的方法，包括以下步骤：
a、采用单晶硅片为衬底1，清洗衬底1，去除衬底表面的污垢；可使用丙酮、酒精、去离子水等超声波清洗衬底，以去除衬底表面杂质和油污，并热风吹干备用；
b、将衬底1放入离子束辅助沉积***的腔室内，离子束辅助沉积***采用钨靶与锆靶；钨靶与锆靶的纯度均为99.99%：
c、启动离子束辅助沉积***，先使用钨靶，抽真空，当真空度达到4.0*10-5Pa时，通入氩气，氩离子轰击钨靶，达到去除钨靶表面氧化物和活化靶材的目的，然后在衬底1表面沉积氧化钨薄膜2；
然后将衬底1转向锆靶，在氧化钨薄膜2表面沉积氧化锆薄膜3；
d、取出沉积了薄膜的衬底1放入退火炉，在1000℃的氧气气氛中退火3小时，使氧化钨在氧化锆薄膜中均匀扩散；然后随炉冷却至常温即得到W掺杂ZrO2薄膜。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种离子束辅助沉积工艺制备W掺杂ZrO2薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、采用单晶硅片为衬底，清洗衬底，去除衬底表面的污垢；
b、将衬底放入离子束辅助沉积***的腔室内，离子束辅助沉积***采用钨靶与锆靶；
c、启动离子束辅助沉积***，先使用钨靶，在衬底表面沉积氧化钨薄膜；然后使用锆靶，在氧化钨薄膜表面沉积氧化锆薄膜；
d、将沉积了薄膜的衬底放入退火炉，在1000℃的氧气气氛中退火3小时，使氧化钨在氧化锆薄膜中均匀扩散；然后随炉冷却至常温即得到W掺杂ZrO2薄膜。
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