The invention discloses a method for preparing ultra-thin pinhole-free dielectric thin films, step (1) by physical vapor deposition to obtain 0.5-1 nm ultra-thin films; step (2) by gas plasma with oxidation characteristics to redox the 0.5-1 nm ultra-thin metal thin films or ultra-thin non-metallic thin films obtained by step (1); step (3) according to the ultra-thin non-metallic thin films to be prepared; The target thickness of pinhole dielectric thin films is obtained by repeating steps (1) and (2). The method of the invention has no chemical corrosiveness, can be in-situ in the same cavity and has fast film forming speed, and the prepared dielectric film has strong adhesion, high density, no pinhole defects, and the thickness and uniformity can be controlled in a large area.
【技术实现步骤摘要】
一种制备超薄无针孔介电薄膜的方法
本专利技术涉及传统微电子和新型自旋电子领域中各类介电薄膜的制备方法，尤其是基于物理气相沉积方法制备无针孔介电薄膜的方法。
技术介绍
目前，薄膜制备方法主要有化学气相沉积法与物理气相沉积法两种，化学气相沉积是一种化工技术，该技术主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，PVD)技术是在真空条件下，采用物理方法，将材料源气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能薄膜的技术。用化学气相沉积法制备介电材料薄膜存在氧化反应极限、粘附性差等问题，例如铝的低温极限表面氧化层厚度为～1nm，即这1nm致密的氧化层将阻止AlOx表层下的铝进一步被氧化。另外，采用化学沉积法在有前期结构的器件或样品上沉积薄膜过程中，由于化学沉积法中使用的反应气体通常对前期结构具有腐蚀性，会导致污染底层材料及结构和损坏器件或样品的后果。物理气相沉积法主要有磁控溅射、电阻丝热蒸镀、电子束热蒸镀、电弧等离...
【技术保护点】
1.一种制备超薄无针孔介电薄膜的方法，其特征在于：包括步骤：步骤(1)、通过物理气相沉积法沉积得到0.5～1nm超薄薄膜；步骤(2)、通过具有氧化特性的气体等离子体对所述步骤(1)得到的0.5～1nm超薄金属薄膜或超薄非金属薄膜进行氧化还原反应；步骤(3)、根据所要制备的超薄无针孔介电薄膜的目标厚度，重复步骤(1)和步骤(2)，得到目标厚度的超薄无针孔介电薄膜。
【技术特征摘要】
1.一种制备超薄无针孔介电薄膜的方法，其特征在于：包括步骤：步骤(1)、通过物理气相沉积法沉积得到0.5～1nm超薄薄膜；步骤(2)、通过具有氧化特性的气体等离子体对所述步骤(1)得到的0.5～1nm超薄金属薄膜或超薄非金属薄膜进行氧化还原反应；步骤(3)、根据所要制备的超薄无针孔介电薄膜的目标厚度，重复步骤(1)和步骤(2)，得到目标厚度的超薄无针孔介电薄膜。2.根据权利要求1所述的制备超薄无针孔介电薄膜的方法，其特征在于：所述物理气相沉积法采用磁控溅射、电阻丝热蒸镀、电子束热蒸镀、电弧等离子体镀或离子镀膜法。3.根据权利要求2所述的制备超薄无针孔介电薄膜的方法，其特征在于：进行磁控溅射时通过控制磁控溅射腔内具有氧化特性的气体与氩气的气体流量比、等离子氧化反应时间、功率参数，控制第一步沉积金属或非金属薄膜的厚度。4.根据权利要求1所述的制备超薄无针孔介电薄...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽娜，刘荣华，李丽媛，都有为，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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