第30卷3 期第真空科学与技术学报

时间：2025-04-21

第30卷3 期第真空科学与技术学报

第30卷　第3期真　空　科　学　与　技　术　学　报

2010年5、6月CHINESEJOURNALOFVACUUMSCIENCEANDTECHNOLOGY293

电子回旋共振等离子体辅助脉冲式

沉积氧化铝薄膜的研究

桑利军　张跃飞　陈　强3　李兴存

(北京印刷学院印刷包装材料与技术北京市重点实验室　北京　102600)

GrowthofAl2O3FilmsbyPulsedEPlasma&PackagingMaterialandTechnology,BeijingInstituteof

GraphicCommunication,Beijing102600,China)

　　Abstract　TheAl2O3filmsweregrownbypulsedelectroncyclotronresonanceplasmadepositionatroomtemperature

onSisubstrateswithtrimethylaluminumandoxygenastheprecursorandoxidant,respectively.Theimpactsoffilmgrowthconditionsonthequalityofthefilmwerestudied.ThemicrostructuresandstoichiometriesofthefilmswerecharacterizedwithX2raydiffraction,X2rayphotoelectronspectroscopy,scanningelectronmicroscopy,atomicforcemicroscopyandhighresolutiontransmissionelectronmicroscopy.Theresultsshowthatthefairlysmooth,compactAl2O3filmswithathicknessof80nmareamorphous.ThesharpinterfaceoftheAl2O3filmandSisubstratewasfoundtobewell2defined.

　　Keywords　Electroncyclotronresonance,Atomiclayerdeposition,TMA,Al2O3

处理过的单晶硅片为基片,在无任何外加热条件下进行原子层沉积氧化铝薄膜的实验研究。利用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜、高分辨率透射电子显微镜等分析手段对薄膜进行了化学成分和微观结构的表征。结果表明,制备的氧化铝薄膜为非晶态结构,薄膜的表面非常光滑平整。薄膜的截面微观结构图像显示,薄膜厚度大约为80

nm,界面清晰、按照周期数和层数线形生长规律进行生长。

关键词　电子回旋共振　原子层沉积　三甲基铝　氧化铝

中图分类号:TB43,TB74　　　文献标识码:A　　　doi:10.3969/j.issn.1672-7126.2010.03.16

www.sp

　　摘要　采用自行设计和加工的微波电子回旋共振装置、进气系统和工艺程序,以三甲基铝为前躯体,氧气为氧化剂,HF

　　Al2O3薄膜具有很多优异的物理性能和化学性能,如:较高的介电常数、高热导率、抗辐照损伤能力强、抗碱离子渗透能力强以及在很宽的波长范围内透明。因此,Al2O3薄膜被广泛地应用于微电子器

件、电致发光器件、光波导器件以及抗腐蚀涂层等众多领域。尤其在微电子器件中,Al2O3由于具有较大的介电常数、与Si接触有较大的能带偏移等优点,是取代SiO2作为栅介质的有竞争力的材料之一[1]。另外,Al2O3薄膜作为钝化层和防扩散阻挡层的应用也越来越受到重视,有机太阳能电池的封装、食品包装等领域的应用都是利用了Al2O3薄膜优良的阻隔

收稿日期:2009206208

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性能[2]。通常有很多薄膜制备技术可以制备Al2O3薄膜,如:磁控反应溅射、分子束外延(MBE)、溶胶2凝胶(sol2gel)、离子束沉积、化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)等[3-8]。其中,在上述方法中只有ALD技术可以精确的控制膜厚,制备保形性良好的薄膜。

ALD技术是一种把用于反应的分子源重复脉冲

式地覆盖于衬底表面,周期性地生长薄膜的工艺。在分子源脉冲的间隔,用一种惰性气体把多余的反应源以及反应生成的副产物吹洗出反应腔。ALD生长薄膜具有许多潜在的优点:薄膜的组成和厚度能够达到

3,LiXingcun

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原子级控制,在大面积范围内保持薄膜厚度的均匀性,具有良好的台阶覆盖性能,可以得到清晰的界面,因此,ALD技术是一种很有发展前景的薄膜制备方法[9-11]。

目前国内外关于利用ALD技术沉积Al2O3薄膜的报道也越来越多,且大多采用CVD技术,如SeongKeunKim等[12]利用化学气相ALD技术在400℃的

1.2　薄膜的特性表征