[发明专利]用于形成铜金属层的方法及半导体结构

说明书

本发明涉及一种用于形成铜金属层的方法及半导体结构。所述用于形成铜金属层的方法包括如下步骤：提供一衬底，所述衬底表面具有氧化亚铜层；采用等离子体增强原子层沉积工艺还原部分所述氧化亚铜层，形成铜金属层。本发明填补了通过处理氧化亚铜层表面生成铜金属层的技术空白，且操作简单，可无损制备铜金属层。此外，实现了对铜金属层厚度的精确调控，可重复性强，成品率高，对于其衍生器件的制备带来了便利。

技术领域

本发明涉及用于形成铜金属层的方法领域，尤其涉及一种用于形成铜金属层的方法及半导体结构。

背景技术

通过在半导体结构中同时设置氧化亚铜(Cu₂O)金属层和铜(Cu)金属层，利用两种材料层各自的性能优势，可以制备出优异的光电器件，从而在光催化、光伏以及能源等领域具有巨大的应用前景。例如，目前已经有相关报道称，Cu₂O/Cu多层膜结构可以有效的构筑具有极高光解水性能的阴极材料。

但是，目前对于如何有效构筑Cu₂O/Cu材料的组合方式，还没有有效的途径，特别是对于Cu金属层厚度的控制，更没有有效的方法和技术，从而限制了Cu₂O/Cu多层膜结构的应用。

因此，如何有效构筑Cu₂O/Cu多层膜结构，同时能够准确控制Cu金属层的厚度，从而扩展Cu₂O/Cu多层膜结构的应用领域，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种用于形成铜金属层的方法及半导体结构，用于解决现有技术中形成Cu₂O/Cu多层膜结构的工艺复杂、且形成Cu₂O/Cu多层膜结构的性能较差的问题，以改善具有Cu₂O/Cu多层膜结构的半导体器件的性能，扩展Cu₂O/Cu多层膜结构的应用领域。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于形成铜金属层的方法，包括如下步骤：

提供一衬底，所述衬底表面具有氧化亚铜层；

采用等离子体增强原子层沉积工艺还原部分所述氧化亚铜层，形成铜金属层。

可选的，还包括：

放置所述衬底至等离子体增强原子层沉积装置的反应腔室；

传输还原性气体至所述反应腔室；

于所述反应腔室内电离所述还原性气体，形成等离子体，所述等离子体与部分所述氧化亚铜层反应，生成铜金属层。

可选的，放置所述衬底至等离子体增强原子层沉积装置的反应腔室的具体步骤包括：

持续通入惰性载气至等离子体增强原子层沉积装置的反应腔室；

放置一衬底于所述反应腔室，所述衬底表面具有氧化亚铜层。

可选的，生成铜金属层的步骤具体包括：

进行至少一次如下循环步骤，直至生成预设厚度的铜金属层，所述循环步骤包括：

传输还原性气体至所述反应腔室；

于所述反应腔室内电离所述还原性气体，形成等离子体，所述等离子体与部分所述氧化亚铜层反应，生成铜金属层；

除去所述等离子体与部分所述氧化亚铜层反应生成的副产物和残留的所述等离子体。

可选的，所述还原性气体为NH₃。

可选的，形成等离子体的具体步骤包括：

施加50W-400W的射频电源功率至所述反应腔室，使得NH₃电离。