光敏装置和材料制造方法及图纸

本申请涉及光敏装置和材料。本文公开用于在反应空间中的衬底上沉积包括介电性过渡金属化合物相和导电或半导体过渡金属化合物相的薄膜的沉积方法。沉积方法可包含多个超循环。每一超循环可包含介电性过渡金属化合物子循环和还原子循环。所述介电性过渡金属化合物子循环可包含使所述衬底与介电性过渡金属化合物接触。所述还原子循环可包含使所述衬底与还原剂和氮反应物交替并依次接触。所述薄膜可包括包埋于导电或半导体过渡金属化合物相中的介电性过渡金属化合物相。的介电性过渡金属化合物相。的介电性过渡金属化合物相。

【技术实现步骤摘要】
光敏装置和材料
[0001]本申请是分案申请，原申请的申请日为2016年10月5日，申请号为201680059403.0，专利技术名称为“光敏装置和材料”。


[0002]本申请大体上涉及光敏装置和材料领域，并且更确切地说，涉及形成包括介电性过渡金属化合物相和导电或半导体过渡金属化合物相的薄膜的方法。

技术介绍

[0003]原子层沉积(ALD)是基于连续的自饱和表面反应，其可提供与待涂布的结构的几何形状无关的良好保形性和步阶覆盖。然而，通过ALD沉积金属膜一直受到挑战，在某种程度上是因为ALD基本上是基于热力学上有利的半反应。
[0004]耐火金属导电层为微电子和纳米电子件中的基本构建模块。抗氧化金属薄膜在多种情形下为合乎需要的。举例来说，在半导体制造业中通常使用氮化钛层例如作为栅电极材料或作为铜扩散阻挡层。然而，已知当储存在空气中时，氮化钛会从表面氧化，可能穿过晶界，直到数十纳米的深度。
[0005]此外，光敏材料和/或导电光透明材料适用于多种情形下。举例来说，光敏材料可用于将来自光子的辐射能转化成电能并且是例如太阳能电池中的重要元件。

技术实现思路

[0006]在一些实施例中，提供原子层沉积(ALD)方法来沉积包括包埋于导电或半导体过渡金属化合物相中的介电性过渡金属化合物相的薄膜。在一些实施例中，介电性过渡金属化合物相可包括过渡金属氧化物或过渡金属氟化物。在一些实施例中，介电性过渡金属化合物相可包括TiF3。在一些实施例中，导电或半导体相可包括元素过渡金属、过渡金属的合金、过渡金属氧化物、过渡金属氮化物、过渡金属硅化物和/或过渡金属碳化物。在一些实施例中，导电或半导体过渡金属化合物相可为TiN。在一些实施例中，介电性过渡金属化合物相可为TiF3，并且导电或半导体过渡金属化合物相可为TiN。
[0007]在一些实施例中，介电性过渡金属化合物相可包括离散粒子。在一些实施例中，介电性过渡金属化合物相可包括直径在约0.1nm到约500nm范围内的粒子。在一些实施例中，导电或半导体过渡金属化合物相环绕介电性过渡金属化合物相粒子。
[0008]在一些方面，提供原子层沉积(ALD)方法来在反应空间中的衬底上沉积包括介电性过渡金属化合物相和导电或半导体过渡金属化合物相的薄膜。在一些实施例中，ALD方法可包括多个超循环，其中至少一个超循环包括两个子循环：金属氟化物子循环和第二子循环。在一些实施例中，金属氟化物子循环包括使衬底与金属氟化物接触，并且第二子循环包括使衬底与硅烷或硼烷和氮反应物交替并依次接触。在一些实施例中，第二子循环被称为还原子循环，并且衬底与还原剂和氮反应物接触。在一些实施例中，衬底可包括硅。
[0009]根据一些实施例，介电性过渡金属化合物的过渡金属包括选自Ti、Ta、Nb、Mo和W的
金属。在一些实施例中，介电性过渡金属化合物包括过渡金属氟化物。在一些实施例中，过渡金属氟化物包括TiF4。在一些实施例中，还原剂为硅烷或硼烷。在一些实施例中，还原剂包括二硅烷或三硅烷。在一些实施例中，还原剂包括二硼烷或三硼烷。在一些实施例中，氮反应物选自由以下组成的群组：氨、N2H4、氮原子、含氮等离子体和氮自由基。在一些实施例中，过渡金属氟化物是TiF4，并且还原剂是Si3H8。在一些实施例中，在多个超循环中的至少一次中以至少约0.1的比率进行金属氟化物子循环和还原子循环。在一些实施例中，薄膜包括TiF3。
[0010]根据一些实施例，包括介电性过渡金属化合物相和导电或半导体过渡金属化合物相的薄膜包括约0.1到约10原子％、0.1到约5原子％或0.4到约2.3原子％硅。在一些实施例中，薄膜包括约1到约50原子％氮、约5到约45原子％氮、约10到约50原子％氮。在一些实施例中，薄膜为导电的。在一些实施例中，薄膜的层电阻率小于约107μΩcm。在一些实施例中，薄膜的层电阻率在约500μΩcm与约5
×
106μΩcm之间。在一些实施例中，薄膜的层电阻率在约5
×
103μΩcm与约5
×
106μΩcm之间。在一些实施例中，薄膜的层电阻率在约104μΩcm与约106μΩcm之间。在一些实施例中，在小于约300℃下薄膜不会被空气环境氧化。
[0011]在一些实施例中，薄膜包括介电性过渡金属化合物和导电或半导体过渡金属化合物的混合物。在一些实施例中，薄膜包括包埋于导电或半导体过渡金属化合物相中的介电性过渡金属化合物相。在一些实施例中，薄膜包括TiF3和TiN的混合物。
[0012]在一些实施例中，薄膜是被配置成吸收一个或多个光子的辐射能以产生电能的光敏材料。在一些实施例中，薄膜是透明或部分透明的。在一些实施例中，薄膜是导电的。在一些实施例中，薄膜包括被配置成用于引导电磁波传播的波导。
[0013]在一些实施例中，薄膜被配置成吸收入射到复合薄膜的光的至少一部分以在所述复合薄膜中产生电位差。在一些实施例中，薄膜是导电的并对光透明，其中入射到薄膜表面的光的至少一部分穿过薄膜。在一些实施例中，薄膜被配置成将入射到薄膜表面的经调制光束中所含的信息以电磁波形式传递到薄膜中。
[0014]根据一些实施例，本文公开一种包括包埋于TiN相中的TiF3相粒子的薄膜。在一些实施例中，薄膜包括约5到约50原子％氮。在一些实施例中，薄膜包括约0.4到约2.3原子％硅。在一些实施例中，薄膜的厚度小于约100nm。在一些实施例中，薄膜的厚度小于约10nm。在一些实施例中，薄膜的厚度可为最多约100nm，最多约1μm，或在一些情况下最多约1mm。
[0015]在一些实施例中，薄膜包括介电性过渡金属化合物和导电或半导体过渡金属化合物的混合物。在一些实施例中，薄膜包括包埋于导电或半导体过渡金属化合物相中的介电性过渡金属化合物相。在一些实施例中，薄膜包括TiF3和TiN的混合物。在一些实施例中，薄膜是被配置成吸收一个或多个光子的辐射能以在电路中产生电能的光敏材料。在一些实施例中，薄膜是光透明的或部分光子透明的。在一些实施例中，复合薄膜是导电的。在一些实施例中，薄膜包括被配置成用于引导电磁波传播的波导。
[0016]在一些实施例中，薄膜被配置成吸收入射到薄膜的光的至少一部分以在复合薄膜中产生电位差。在一些实施例中，薄膜是导电的并对光透明，其中入射到薄膜表面的光的至少一部分穿过薄膜。在一些实施例中，薄膜被配置成将入射到薄膜表面的经调制光束中所含的信息以电磁波形式传递到薄膜中。
[0017]根据一些实施例，本文公开一种包括包埋于导电或半导体过渡金属化合物相中的
介电性过渡金属化合物相的光子装置。如本文所用，术语光子装置可指能够产生、检测、吸收、操控或对光子，即光作出响应的组件或装置。术语光子装置可指例如激光二极管、发光二极管、太阳能电池和/或光伏电池。在一些实施例中，介电性过渡金属化合物相可包括离散粒子。在一些实施例中，介电性过渡金属化合物相可包括为约0.1nm到约500nm的粒子。在一些实施例中，导电或半导体过渡金属化合物相环绕本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在光子装置中形成层的方法，包括通过气相沉积方法来沉积层，所述层包括包埋于导电或半导体过渡金属化合物相中的介电性过渡金属化合物相。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述层包含约0.1至10at％的硅。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述层包含约5至约50at％的氮。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述层具有约5
×
103μΩcm至约5
×
106μΩcm之间的电阻率。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述层具有小于3nm的厚度。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述气相沉积方法包括多个超循环，每一超循环包括介电性过渡金属化合物子循环和还原子循环，其中：所述介电性过渡金属化合物子循环包括使衬底与气相介电性过渡金属化合物接触；并且所述还原子循环包括使所述衬底与还原剂和氮反应物交替并依次接触。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述介电性过渡金属化合物包括选自Ti、Ta、Nb、Mo和W的金属。8.根据权利要求6所述的方法，其中所述介电性过渡金属化合物是金属氟化物。9.根据权利要求6所述的方法，其中所述介电性过渡金属化合物是TiF4。10.根据权利要求6所述的方法，其中所述还原剂包括硅烷、二硅烷、三硅烷、硼烷、二硼烷和三硼烷中的至少一种。11.根据权利要求6所述的方法，其中所述还原剂是Si3H8。12.根据权利要求6所述的方法，其中所述氮反应物包括以下中的至少一种：氨、N2H4、氮原子、含氮等离子体和氮自由基。13.根据权利要求6所述的方法，其中在所述多个超循环中的至少一个中，所述介电性过渡金属化合物子循环和所述还原子循环以约0.1至1的比例进行。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述介电性过渡金属化合物相包括过渡金属氧化物、过渡金属氟化物或过渡金属氟氧化物。15.根据权利要求1所述的方法，其中所述导电或半导体过渡金属化合物相包括元素过渡金属、过渡金属合金、过渡金属氧化物、过渡金属氮化物、过渡金属硅化物或过渡金属碳化物。16.根据权利要求1所述的方法，其中所述介电性过渡金属化合物相包括TiF3并且所述过渡金属化合物相包括TiN。17.根据权利要求1所述的方法，其中所述介电性过渡金属化合物相由直径为约0.1nm到约500nm的粒子组成。18.根据权利要求1所述的方法，其中在所述层中所述导电或半导体过渡金属化合物相环绕离散介电性过渡金属化合物相粒子。19.根据权利要求1所述的方法，其中在所述光子装置中包括包埋于导电或半导体过渡金属化合物相中的介电性过渡金属化合物相的所述层充当光子透明层。20.根据权利要求1所述的方法，其中在所述光子装置中包括包埋于导电或半导体过渡金属化合物相中的介电性过渡金属化合物相的所述层充当电荷收集组件或波导组件。21.一种用于在衬底上形成光子装置的方法，包括：
通过气相沉积方法在衬底上沉积层，所述层包括包埋于导电或半导体过渡金属化合物相中的介电性过渡金属化合物相，其中所述介电性过渡金属化合物相包括过渡金属氟化物，并且其中所述层是所述光子装置的一部分。22.根据权利要求21所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：ASMIP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：