[发明专利]一种钨掺杂类金刚石薄膜的制备方法

说明书

本发明公开一种钨掺杂类金刚石薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1、清洗衬底,去除衬底表面的油污和杂质；S2、采用连通的离子束沉积设备与线性离子源沉积设备，离子束沉积设备采用钨靶为掺杂源，线性离子源沉积设备采用甲烷为碳源；将衬底置于离子束沉积设备的真空腔室中，开启离子束沉积设备，使氩离子轰击钨靶，同时开启线性离子源沉积设备，进行碳源的注入，钨与碳相反应得到钨掺杂类金刚石薄膜；整个过程中离子束沉积设备与线性离子源沉积设备都是单独工作，不相互干扰，工艺参数各自设定；整个过程碳与钨简单的进行反应，无其它离子存在，工艺简单，可控性较强。

技术领域

本发明涉及一种钨掺杂类金刚石薄膜的制备方法。

背景技术

类金刚石是一种主要由sp3和sp2键组成的混杂亚稳态碳材料。由于具有与金刚石膜相类似的性能--优异的机械、电学、光学以及热学特性等等，因此得到国内外较多人员的极大兴趣。对于类金刚石薄膜来说，金刚石相（sp3）含量的多少直接决定着薄膜的强度，但如果单纯的只含有sp3相，其相应内应力也较大，不利于后续薄膜在器件上的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钨掺杂类金刚石薄膜的制备方法，该方法能够在不改变金刚石相含量的情况下大幅降低薄膜的内应力，有利于薄膜在器件中的使用，工艺简单、可控性高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种钨掺杂类金刚石薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、清洗衬底,去除衬底表面的油污和杂质；

S2、采用连通的离子束沉积设备与线性离子源沉积设备，离子束沉积设备采用钨靶为掺杂源，线性离子源沉积设备采用甲烷为碳源；将衬底置于离子束沉积设备的真空腔室中，开启离子束沉积设备，使氩离子轰击钨靶，同时开启线性离子源沉积设备，进行碳源的注入，钨与碳相反应在衬底上得到钨掺杂类金刚石薄膜。

进一步的，所述衬底采用单晶硅衬底。

进一步的，步骤S2的钨靶纯度为99.99%。

进一步的，步骤S2离子束沉积设备与线性离子源沉积设备同时工作前还包括离子束沉积设备的预溅射步骤。

进一步的，步骤S2离子束沉积设备的工作电流为0.1～0.3A，线性离子源沉积设备的工作电流为0.5～1A。

本发明的有益效果是，钨靶的离子束沉积设备进行独立控制，碳源由线性离子源沉积设备以甲烷为基材直接提供，整个过程中离子束沉积设备与线性离子源沉积设备都是单独工作，不相互干扰，工艺参数各自设定；整个过程碳与钨简单的进行反应，无其它离子存在，工艺简单，可控性较强。

具体实施方式

本发明提供一种钨掺杂类金刚石薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、清洗衬底,去除衬底表面的油污和杂质；衬底采用单晶硅衬底；

S2、采用连通的离子束沉积设备与线性离子源沉积设备，离子束沉积设备采用钨靶为掺杂源，钨靶纯度为99.99%，线性离子源沉积设备采用甲烷为碳源；将衬底置于离子束沉积设备的真空腔室中，开启离子束沉积设备，真空度为3.0*10^－3Pa，使氩离子轰击W靶，进行5～10min的预溅射，达到活化靶材和去除靶材表面氧化物的目的；之后，同时开启线性离子源沉积设备，进行碳源的注入，使钨与碳相反应在衬底上得到钨掺杂类金刚石薄膜。

离子束沉积设备的工作电流为0.1～0.3A，线性离子源沉积设备的工作电流为0.5～1A。

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。