[发明专利]一种碳银碳半导体薄膜材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料制造领域，具体涉及一种碳银碳半导体薄膜材料的制备方法。

背景技术

碳薄膜同时具有sp2和sp3杂化，这种杂化结构特征导致碳薄膜内部很难形成自由移动的电子或空穴载流子，载流子的输运更是受到严重阻碍。表现出的特征之一是，碳薄膜材料的电阻率非常大。因此，需要进行材料改性，以提高碳薄膜材料中的载流子数目和载流子迁移率，减小碳薄膜材料的电阻率，从而提高碳薄膜材料的导电性。

为降低碳薄膜材料的电阻率、提高其导电性能，以满足碳薄膜材料在半导体器件领域的使用。现有技术中，相对比较成功的做法是，使用金属元素对碳进行掺杂，以进行碳材料改性。

但是，这种使用金属元素对碳进行掺杂，以进行碳材料改性的方法，其原理均是，使金属元素进入碳晶格中，以取代碳元素。由于原子半径、得失电子能力等方面的差异，这种掺杂技术必然在碳薄膜中形成大量缺陷，从而导致产品的材料结构和性能的不稳定性。

总之，采用掺杂的技术手段，以进行碳薄膜材料的改性，其产品性能的一致性、稳定性相对较差，产品质量的控制难度大。

发明内容

本发明提供一种碳银碳半导体薄膜材料的制备方法，该制备方法采用在上下两层碳膜层之间插入一层银金属层，利用所插入的银金属薄层中的自由电子对对上下两层碳膜层的电子注入效应，提高薄膜材料中的电子载流子浓度和电子迁移率，达到显著降低碳薄膜材料的电阻率值，显著提高了碳薄膜材料的导电性能，并且所形成的碳/银/碳薄膜的结构稳定，性能可重复性强。

为了实现上述目的，本发明提供了一种碳银碳半导体薄膜材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）基片处理

将绝缘基片切削研磨后，依次在酒精、丙酮和去离子水中超声清洗100-150s；然后，取出、用干燥氮气吹干；

（2）将处理后的绝缘基片装入托盘、放入真空腔，并将真空腔抽为高真空，在氮气环境下，将绝缘基片的温度调至150-200℃，氮气气压调至5-10Pa，采用直流磁控溅射技术，在恒定的35-45W溅射功率条件下，利用电离出的氮离子轰击碳靶材，在所述绝缘基片的上表面上，沉积第一层碳膜层；

（3）将沉积有第一层碳膜层的绝缘基片的温度调至50-65℃，氮气气压调至1-5Pa，采用直流磁控溅射技术，在恒定的40-45W溅射功率条件下，利用电离出的离子轰击Ag金属靶材，在上述第一层碳膜层的表面上，再沉积一层Ag金属层；

（4）将沉积有Ag金属层的绝缘基片的温度调至200-250℃，氮气气压调至5-10Pa，采用直流磁控溅射技术，在恒定的35-40W溅射功率条件下，利用电离出的离子轰击碳靶材，在上述Ag膜层的表面上，再第二层碳膜层，得到碳银碳半导体薄膜材料。

优选的，在所述步骤（1）中，所述切削需利用切削液进行，该切削液采用如下工艺制得：

向水中依次加入聚乙二醇、羟乙基乙二胺、三乙醇胺，混合均匀，静置20min，再加入FA/QB螯合剂，混合搅拌均匀，静置30min，得到切削液，其中切削液的各组分的重量百分比为：聚乙二醇15-25%，羟乙基乙二胺20-25%，三乙醇胺5-10%，FA/QB螯合剂10-15%，余量为水。

具体实施方式

实施例一

将绝缘基片切削研磨后，依次在酒精、丙酮和去离子水中超声清洗100-150s；然后，取出、用干燥氮气吹干。所述切削需利用切削液进行，该切削液采用如下工艺制得：

向水中依次加入聚乙二醇、羟乙基乙二胺、三乙醇胺，混合均匀，静置20min，再加入FA/QB螯合剂，混合搅拌均匀，静置30min，得到切削液，其中切削液的各组分的重量百分比为：聚乙二醇15%，羟乙基乙二胺20%，三乙醇胺5%，FA/QB螯合剂10%，余量为水。

将处理后的绝缘基片装入托盘、放入真空腔，并将真空腔抽为高真空，在氮气环境下，将绝缘基片的温度调至150℃，氮气气压调至5Pa，采用直流磁控溅射技术，在恒定的35W溅射功率条件下，利用电离出的氮离子轰击碳靶材，在所述绝缘基片的上表面上，沉积第一层碳膜层。

将沉积有第一层碳膜层的绝缘基片的温度调至50℃，氮气气压调至1Pa，采用直流磁控溅射技术，在恒定的40W溅射功率条件下，利用电离出的离子轰击Ag金属靶材，在上述第一层碳膜层的表面上，再沉积一层Ag金属层。