[0069] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0070] 如图1,一种对Cu3N薄膜进行定量掺杂的装置,包括真空腔1、样品台2、加热丝3、衬底、靶4、冷却水系统5、匹配箱6、射频源7、冷阴极规8、分子泵9、机械泵10、气瓶、流量控制器11、粗真空规13、通气阀12。
[0071] 真空腔1内设置有样品台2、加热丝3、衬底、靶4,样品台2设置在真空腔1内底部,样品台2下表面设置有加热丝3,样品台2上设置有衬底;靶 4设置在真空腔1内顶部;靶4上方设置有磁铁,磁铁上方设置有冷却水系统 5,冷却水系统5用于冷却磁铁;匹配箱6的一端与冷却水系统5相连接,另一端与射频源7相连接;气瓶通过气管与真空腔1相连接,气瓶与真空腔1 之间的气管上依次设置有流量控制器11、通气阀12、粗真空规13,流量控制器11用于控制气体流量,粗真空规13用于测量憋气时管内气压,通气阀12 用于调节气体向真空腔的流入以及工作气压;机械泵10与分子泵9的一端相连接,分子泵9的另一端通过法兰与真空腔1相连接;真空腔1的外壁上设置有冷阴极规8。
[0072] 一种对Cu3N薄膜进行定量掺杂的装置的一种使用方法,具体包括如下步骤:
[0073] 步骤1.将衬底放置在样品架上。
[0074] 步骤2.调整靶间距,放好挡板,关腔门。
[0075] 步骤3.抽真空,当真空腔内本底气压达到于10-6mbar量级时,打开流量计电源开关,打开射频电源开关。
[0076] 步骤4.打开氮气通气阀,调整氮气的流量至工作流量。
[0077] 步骤5.调整功率至工作功率,加载功率。
[0078] 步骤6.观察真空腔,观察氮气是否起辉。
[0079] 步骤7.如果步骤6起辉,进行预溅射,然后进行薄膜沉积。
[0080] 步骤8.如果步骤6不起辉,增加功率,观察是否起辉。
[0081] 步骤9.如果步骤8起辉,降低功率至工作功率,进行步骤7。
[0082] 步骤10.如果步骤8不起辉,卸载功率,增加氮气流量,重新加载功率,观察是否起辉。
[0083] 步骤11.如果步骤10起辉,降低氮气流量至工作流量,降低功率至工作功率,进行步骤7。
[0084] 步骤12.如果步骤10不起辉,卸载功率。降低氮气流量至工作流量,关闭氮气通气阀,憋气2-3min,调整功率至工作功率,加载功率,打开氮气通气阀,观察是否起辉。
[0085] 步骤13.如果步骤12起辉,进行步骤7。
[0086] 步骤14.如果步骤12不起辉,卸载功率,关闭氮气通气阀,憋气2-3min,增大功率,加载功率,打开氮气通气阀,观察是否起辉。
[0087] 步骤15.如果步骤14起辉,进行步骤7。
[0088] 一种对Cu3N薄膜进行定量掺杂的装置的另一种使用方法,具体包括如下步骤:
[0089] 步骤1.将衬底放置在样品架上。
[0090] 步骤2.调整靶间距,放好挡板,关腔门。
[0091] 步骤3.抽真空,当真空腔内本底气压达到于10-6mbar量级时,打开流量计电源开关,打开射频电源开关。
[0092] 步骤4.打开氮气通气阀,调整氮气的流量至工作流量。
[0093] 步骤5.调整功率至工作功率,加载功率。
[0094] 步骤6.观察真空腔,观察氮气是否起辉。
[0095] 步骤7.如果步骤6起辉,进行预溅射,然后进行薄膜沉积。
[0096] 步骤8.如果步骤6不起辉,增加功率,观察是否起辉。
[0097] 步骤9.如果步骤8起辉,降低功率至工作功率,进行步骤7。
[0098] 步骤10.如果步骤8不起辉,卸载功率,增加氮气流量,重新加载功率,观察是否起辉。
[0099] 步骤11.如果步骤10起辉,降低氮气流量至工作流量,降低功率至工作功率,进行步骤7。
[0100] 步骤12.如果步骤10不起辉,卸载功率。降低氮气流量至工作流量,关闭氮气通气阀,憋气2-3min,调整功率至工作功率,加载功率,打开氮气通气阀,观察是否起辉。
[0101] 步骤13.如果步骤12起辉,进行步骤7。
[0102] 步骤14.如果步骤12不起辉,卸载功率,关闭氮气通气阀,憋气2-3min,增大功率,加载功率,打开氮气通气阀,观察是否起辉。
[0103] 步骤15.如果步骤14起辉,进行步骤7。
[0104] 步骤16.如果步骤14不起辉,打开挡板,改变真空腔内环境,观察是否起辉,起辉后,降低功率至工作功率,加上挡板,旋转样品台至下一个位置,进行预溅射和薄膜沉积。
[0105] 一种对Cu3N薄膜进行定量掺杂的装置的再一种使用方法,具体包括如下步骤:
[0106] 步骤1.将衬底放置在样品架上。
[0107] 步骤2.调整靶间距,放好挡板,关腔门。
[0108] 步骤3.抽真空,当真空腔内本底气压达到于10-6mbar量级时,打开流量计电源开关,打开射频电源开关。
[0109] 步骤4.打开通气阀,调整氮气的流量至工作流量。
[0110] 步骤5.调整功率至工作功率,加载功率。
[0111] 步骤6.观察真空腔,观察氮气是否起辉。
[0112] 步骤7.如果步骤6起辉,调整放气阀,调至工作气压,进行预溅射,然后进行薄膜沉积。
[0113] 步骤8.如果步骤6不起辉,增加功率,观察是否起辉。
[0114] 步骤9.如果步骤8起辉,降低功率至工作功率,进行步骤7。
[0115] 步骤10.如果步骤8不起辉,卸载功率,增加氮气流量,重新加载功率,观察是否起辉。
[0116] 步骤11.如果步骤10起辉,降低氮气流量至工作流量,降低功率至工作功率,进行步骤7。
[0117] 步骤12.如果步骤10不起辉,卸载功率。降低氮气流量至工作流量,关闭通气阀,憋气2-3min,调整功率至工作功率,加载功率,打开通气阀,观察是否起辉。
[0118] 步骤13.如果步骤12起辉,进行步骤7。
[0119] 步骤14.如果步骤12不起辉,卸载功率,关闭通气阀,憋气2-3min,增大功率,加载功率,打开氮气通气阀,观察是否起辉。
[0120] 步骤15.如果步骤14起辉,进行步骤7。
[0121] 步骤16.如果步骤14不起辉,卸载功率,降低氮气的流量至工作流量的一半,增加氩气的流量至工作流量的一半,关闭通气阀,憋气2-3min,调整功率至工作功率,加载功率,打开通气阀,观察是否起辉。
[0122] 步骤17.如果步骤16起辉,起辉后,在保持总流量不变的前提下,逐渐增加氮气流量同时降低氩气流量,直至氮气流量增加至工作流量,氩气流量降为0,进行步骤7。
[0123] 步骤18.如果步骤16不起辉,卸载功率,关闭通气阀,憋气2-3min,增大功率,加载功率,打开通气阀,观察是否起辉,起辉后,在保持总流量不变的前提下,逐渐增加氮气流量同时降低氩气流量,直至氮气流量增加至工作流量,氩气流量降为0,进行步骤7。
[0124] 实施例1:
[0125] 射频磁控共溅射铜靶,在Si(100)衬底上沉积Cu3N薄膜。衬底在使用之前依次被洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水超声清洗15分钟,然后将衬底放置在与靶表面平行并且相距55mm的样品台上。靶材置于衬底的正上方。当真空腔的本底气压低于6×10-6mbar时,7sccm的纯氮气(99.99%)被通入到腔内,气体的流量由流量控制器控制,关闭通气阀,憋气一段时间,观察气管上粗真空规的读数达到一定数值时(对应放进真空腔里的瞬间气压在
10 -2mbar-10-1mbar的量级),设置工作功率50W,加载功率,打开通气阀,起辉。起辉后,调整放气阀,调至工作气压至(10-3mbar-10-2mbar),进行预溅射,然后进行薄膜沉积。
[0126] 实施例2
[0127] 利用射频磁控溅射方法在Si(100)衬底上制备氮化亚铜薄膜。首先将用于沉积样品的衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水超声清洗15分钟,然后将衬底放置在与靶表面平行并且相距50mm的样品架上。当真空腔内本底气压低于6×10-6mbar时,打开流量计电源开关预热,打开射频电源开关预热。打开氮气通气阀,向真空腔内通入工作流量为7sccm的纯氮气 (99.99%)。关闭氮气通气阀,憋气2-3min,调整功率至50W的工作功率,加载功率,起辉,进行预溅射,然后进行薄膜沉积。
[0128] 实施例3
[0129] 利用射频磁控溅射方法在Si(100)衬底上制备氮化亚铜薄膜。首先将用于沉积样品的衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水超声清洗15分钟,然后将衬底放置在与靶表面平行并且相距50mm的样品架上。当真空腔内本底气压低于6×10-6mbar时,打开流量计电源开关预热,打开射频电源开关预热。打开氮气通气阀,向真空腔内通入工作流量为7sccm的纯氮气 (99.99%)。关闭氮气通气阀,憋气2-3min,调整功率至100W的起辉功率,加载功率,起辉,降低功率至工作功率50W,进行预溅射,然后进行薄膜沉积。
[0130] 实施例4:
[0131] 利用射频磁控溅射方法在Si(100)衬底上制备氮化亚铜薄膜。首先将用于沉积样品的衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水超声清洗15分钟,然后将衬底放置在与靶表面平行并且相距50mm的样品架上。当真空腔内本底气压低于6×10-6mbar时,打开流量计电源开关预热,打开射频电源开关预热。打开氮气通气阀,向真空腔内通入工作流量为7sccm的纯氮气(99.99%)。关闭氮气通气阀,憋气2-3min,调整功率至100W,加载功率,不起辉,打开挡板,改变真空腔内环境,起辉,起辉后,降低功率至工作功率50W,加上挡板,旋转样品台至下一个位置,进行预溅射和薄膜沉积。
[0132] 实施例5:
[0133] 利用射频磁控溅射方法在Si(100)衬底上制备氮化亚铜薄膜。首先将用于沉积样品的衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水超声清洗15分钟,然后将衬底放置在与靶表面平行并且相距50mm的样品架上。当真空腔内本底气压低于6×10-6mbar时,打开流量计电源开关预热,打开射频电源开关预热。打开氮气通气阀,向真空腔内通入工作流量为7sccm的纯氮气(99.99%)。关闭氮气通气阀,憋气2-3min,调整功率至100W,加载功率,不起辉。卸载100W 的功率,降低氮气的流量至工作流量的一半3.5sccm,打开氩气通气阀,增加氩气的流量至工作流量的一半3.5sccm,关闭氮气和氩气通气阀,憋气2-3min,加载100W的功率功率,打开氮气和氩气通气阀,起辉,在保持总流量7sccm 不变的前提下,逐渐增加氮气流量同时降低氩气流量,直至氮气流量增加至工作流量7sccm,氩气流量降为0,进行预溅射和薄膜沉积。