一种原子层沉积技术制备单质钯薄膜的方法技术

本发明专利技术涉及单质钯薄膜制作方法技术领域，且公开了一种原子层沉积技术制备单质钯薄膜的方法，所述方法包括钯前驱体和肼类还原性前驱体，钯前驱体可采用六氟乙酰丙酮钯Pd(hfac)2，肼类还原性前驱体可采用无水肼、甲基肼、乙基肼、丙基肼、叔丁基肼等等C1‑C5的烃链还原性前驱体，肼类还原剂结构式为R1R2N‑NR3R4，其中R1、R2、R3、R4包括氢原子、C1‑C5的烃链，R1、R2、R3、R4可以相同也可以不同。本发明专利技术选用肼类还原剂为还原性前驱体，可以直接利用热型原子层沉积技术即可沉积单质钯薄膜，优于现有技术中所采用的等离子氢气、氧气、臭氧等气体，更方便、更安全、更容易操作，既可以避免等离子氢气、等离子氨气等操作上的不便，又可简化单质钯薄膜的制备工艺，节约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种原子层沉积技术制备单质钯薄膜的方法
本专利技术涉及单质钯薄膜制作方法
，具体为一种原子层沉积技术制备单质钯薄膜的方法。
技术介绍
近年来，贵金属和过渡金属由于具有某些独特和卓越的物理化学特性，如高熔点、高化学稳定性、高强度、良好的延展性、抗氧化性、耐腐蚀性、高催化活性以及良好的导电性，而广泛应用于微电子、光学、电极材料、燃料电池、气敏元件和航空航天等高新技术和军工技术的各个领域。钯薄膜具有广泛的纳米级应用。例如，它们可以用作纳米电子学中的金属触点或用作储能材料。纳米级Pd的催化性能也很受关注，例如在气体传感应用中。其中许多应用可受益于ALD的保形沉积，而低温工艺通常是首选，尤其是在涉及温度敏感材料时。目前制备金属薄膜的方法一般有物理气相沉积、电化学沉积、溶胶凝胶、卤化物化学气相沉积和金属有机物化学气相沉积等。其中最常用的是物理气相沉积和化学气相沉积，然而物理气相沉积法沉积温度高，在复杂形状部件表面成膜能力差，化学气相沉积在薄膜纯度和厚度精确控制方面有缺陷。目前制备金属单质钯薄膜的方法一般有物理气相沉积、电化学沉积、溶胶凝胶、卤化物化学气相沉积和金属有机物化学气相沉积等，其中最常用的是物理气相沉积和化学气相沉积，然而物理气相沉积法沉积温度高，在复杂形状部件表面成膜能力差，化学气相沉积在薄膜纯度和厚度精确控制方面有缺陷。Pd的ALD并非无关紧要，并且近年来尝试了使用不同前体的ALD工艺。以O2为共反应剂的Pd(keim2)2导致形成金属Pd膜，但在氧化铝基材上的附着力较差，更重要的是在增加前体时未达到自限性生长脉冲时间。因此，此过程未达到ALD。基于Pd(thd)2和O3的ALD也导致不满意的结果，因为薄膜不均匀且被部分氧化，同时还显示出明显的结合前体配体片段。迄今为止，六氟乙酰丙酮钯Pd(hfac)2是目前使用最广泛的PdALD的前体，取得了最好的结果。以Pd(hfac)2为前驱体和O2为共反应剂的PdALD工艺不成功，当与O2配给或与任何其他氧化剂混合使用时，该前体无法实现Pd或其氧化物PdO的ALD。在多次实验工作中，表明可以使用H2作为共反应剂通过ALD工艺沉积Pd。已知H2在Pd表面上解离，并且解离的H2可以将Pd2+金属离子还原为Pd。此外，在ALD化学中，H原子与hfac配体反应生成Hhfac反应产物，等离子体氢反应活性高能大大降低沉积温度，但是同时正由于其高的活性，它们在还未进入到沟槽里面的时候就可能重新复合，最终导致高深宽比沟槽沉积包覆效果差，同时氢气的储存及使用安全给整个工艺过程带来诸多不便。原子层沉积(ALD)由于其特定的自限制反应机理，沉积温度要求较低，所制备薄膜的厚度可以精确控制，台阶覆盖率优秀。因此原子层沉积技术在制备金属单质钯薄膜有着良好的应用前景。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种原子层沉积技术制备单质钯薄膜的方法，本专利技术具有的优点：选用肼类还原剂为还原性前驱体，可以直接利用热型原子层沉积技术即可沉积单质钯薄膜；优于现有技术中所采用的等离子氢气、氧气、臭氧等气体，更方便、更安全、更容易操作，既可以避免等离子氢气、等离子氨气等操作上的不便，又可简化单质钯薄膜的制备工艺，节约成本，解决了现有技术中单质钯薄膜生产方法能力不稳定的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种原子层沉积技术制备单质钯薄膜的方法，所述方法包括钯前驱体和肼类还原性前驱体。优选的，所述钯前驱体可采用六氟乙酰丙酮钯Pd(hfac)2。优选的，所述肼类还原性前驱体可采用无水肼、甲基肼、乙基肼、丙基肼、叔丁基肼等等C1-C5的烃链还原性前驱体，所述肼类还原剂结构式为R1R2N-NR3R4，其中R1、R2、R3、R4包括氢原子、C1-C5的烃链，R1、R2、R3、R4可以相同也可以不同。优选的，所述方法反应温度为50-400℃，钯源Pd(hfac)2为钯前驱体，钯源加热温度为120℃，肼类为还原性源，加热温度为30-70℃，运输管路及ALD阀门的加热温度为150-200℃，保证前驱体源在气相下运输而不发生冷凝。一种原子层沉积技术制备单质钯薄膜的方法，所述方法包括以下步骤：S1、将原子层沉积设备加热至100-400℃温度范围值，抽真空后的极限压力是0.1-10Pa；S2、原子层沉积系统受热均匀温度范围值为100-400℃，所受压压强范围值为10-200Pa，加热时间40min后，再开启载气流量范围为10-200sccm；S3、打开钯源原子层沉积脉冲阀门，脉冲阀门的开启时间范围至为50-2000ms,使钯源进入设备反应室，与衬底表面发生吸附并发生反应；S4、采用惰性气体作为载气，清洗没有反应完全的钯源以及反应生成的六氟乙酰丙酮副产物，清洗时间范围值为1-200s；S5、打开肼类前驱体原子层沉积脉冲阀门，脉冲阀门的开启时间范围至为10-500ms，使得使肼类前驱体进入反应室，与衬底表面发生吸附并发生反应；S6、用惰性气体作为载气，清洗没有反应完全的还原性前驱体以及反应生成的氨类副产物；S7、一个循环的单质钯薄膜形成；S8、通过控制循环次数，可以精确控制单质钯薄膜的厚度。(三)有益效果本专利技术提供了一种原子层沉积技术制备单质钯薄膜的方法。具备以下有益效果：选用肼类还原剂为还原性前驱体，可以直接利用热型原子层沉积技术即可沉积单质钯薄膜，优于现有技术中所采用的等离子氢气、氧气、臭氧等气体；在使用过程中，更方便、更安全、更容易操作；既可以避免等离子氢气、等离子氨气等操作上的不便，又可简化单质钯薄膜的制备工艺，节约成本。附图说明图1为本专利技术实施例一示意图；图2为本专利技术单质钯薄膜的扫描电镜；图3为本专利技术硅衬底上沉积钯薄膜的EDS示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1-3所示，本专利技术提供一种技术方案：一种原子层沉积技术制备单质钯薄膜的方法，方法包括钯前驱体和肼类还原性前驱体，钯前驱体可采用六氟乙酰丙酮钯Pd(hfac)2，肼类还原性前驱体可采用无水肼、甲基肼、乙基肼、丙基肼、叔丁基肼等等C1-C5的烃链还原性前驱体，肼类还原剂结构式为R1R2N-NR3R4，其中R1、R2、R3、R4包括氢原子、C1-C5的烃链，R1、R2、R3、R4可以相同也可以不同，方法反应温度为50-400℃，钯源Pd(hfac)2为钯前驱体，钯源加热温度为120℃，肼类为还原性源，加热温度为30-70℃，运输管路及ALD阀门的加热温度为150-200℃，保证前驱体源在气相下运输而不发生冷凝。实施例一：一种以六氟乙酰丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原子层沉积技术制备单质钯薄膜的方法，其特征在于：所述方法包括钯前驱体和肼类还原性前驱体。/n

【技术特征摘要】
1.一种原子层沉积技术制备单质钯薄膜的方法，其特征在于：所述方法包括钯前驱体和肼类还原性前驱体。


2.根据权利要求1所述的一种原子层沉积技术制备单质钯薄膜的方法，其特征在于：所述钯前驱体可采用六氟乙酰丙酮钯Pd(hfac)2。


3.根据权利要求1所述的一种原子层沉积技术制备单质钯薄膜的方法，其特征在于：所述肼类还原性前驱体可采用无水肼、甲基肼、乙基肼、丙基肼、叔丁基肼等等C1-C5的烃链还原性前驱体，所述肼类还原剂结构式为R1R2N-NR3R4，其中R1、R2、R3、R4包括氢原子、C1-C5的烃链，R1、R2、R3、R4可以相同也可以不同。


4.根据权利要求1所述的一种原子层沉积技术制备单质钯薄膜的方法，其特征在于：所述方法反应温度为50-400℃，钯源Pd(hfac)2为钯前驱体，钯源加热温度为120℃，肼类为还原性源，加热温度为30-70℃，运输管路及ALD阀门的加热温度为150-200℃，保证前驱体源在气相下运输而不发生冷凝。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：江苏迈纳德微纳技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32