[发明专利]陶瓷薄膜低温沉积方法

权利要求书

1.一种用于低温沉积碳化物、氮化物及其混合相的陶瓷薄膜涂层的方法，所述方法包括：

确定沉积化学成分，该成分使用反应前驱体组合物以影响将所述薄膜沉积在基底表面的所需温度；

将所述基底装载入工艺室；

调节一个或多个工艺参数，包括基底温度、腔室压力和腔室温度；

启动沉积循环(cycle)；

确定是否已经达到所述薄膜涂层的预定厚度，并重复所述沉积循环直至达到所述预定厚度；

其中所述沉积是采用原子层沉积(ALD)、纳米层沉积(NLD)或化学气相沉积(CVD)；

其中基于各所述反应前驱体之间的反应活性选择所述反应前驱体组合物，所述反应活性由随所述腔室的沉积温度而改变的吉布斯自由能(ΔG)确定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄膜包括硼(B)碳化物、氮(N)、氮化物、硅(Si)的碳氮化物、碳(C)、锗(Ge)、磷(P)、砷(As)、氧(O)、硫(S)、硒(S)。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，较高负值的反应吉布斯自由能为所述反应前驱体组合物的选择建立基础。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，多种元素的所述反应前驱体通常根据氢化物或卤化物分类，用于所述ALD和所述CVD工艺。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，来自所述氢化物的第一元素与来自所述卤化物的第二元素反应而影响沉积的剧烈反应，以使得反应的净吉布斯自由能(ΔG)是负值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一元素选自包括B、C、N、Si、Ge、P、O、As、S和Se的氢化物的组；并且

其中所述第二元素选自包括F、Cl、Br或I的卤化物的组。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，使用三氟化氮(NF₃)作为一种氮源，并结合B₂H₆作为一种硼前驱体。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述ALD工艺是基于氯化硅的工艺，硅源选自Si₂H₆、SiH₄、SiH₃X、SiH₂X₂和SiHX₃，其中X在每次出现时独立地为F、Cl、Br或I；并且碳源选自CX₄、CX₃H、CX₂H₂和CX₃H，其中X在每次出现时独立地为F、Cl、Br或I。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，卤代碳混合物是一种碳源。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述卤代碳混合物是具有通式C_nX_aZ_b的氯-氟-碳化合物，其中n、a和b为整数并且X和Z是卤素。

11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述卤化物进一步包括用通式M_nH_aX_b表示的C和Si的卤化物混合物亚类(sub-class)，其中M＝C、Si，X在每次出现时独立地为F、Cl、Br或I，并且n、a和b为整数。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述腔室压力范围从大气压(760Torr)到低至1毫托(mT)。