[发明专利]一种氮化铝薄膜及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种折射率大于等于1.95的氮化铝薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法采用远程等离子体增强原子层沉积系统，在设定温度和设定压力条件下，将铝源化学吸附到沉积对象的表面，将氮源与氢气的混合气体形成氮源的等离子体和氢气的等离子体，所述氮源的等离子体与化学吸附在沉积对象表面的铝源进行氮化反应，得到氮化铝薄膜；

所述氢气的流量为100-500sccm；

所述设定温度为250-380℃；

所述设定压力为15-30Pa；

所述化学吸附的时间为60-100ms；

所述氮化反应的时间为8-15s。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝源包括三甲基铝、AlCl₃或AlBr₃的任意一种或至少两种的组合。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铝源为三甲基铝。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积对象包括衬底和/或包含所述衬底的器件。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述衬底包括无结构衬底、具有微纳米结构衬底或具有二维材料衬底中的任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述衬底为硅衬底、玻璃衬底、微纳光栅结构衬底或具有二维材料衬底中的任意一种或至少两种的组合。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述器件包含硅衬底、玻璃衬底、微纳光栅结构衬底或具有二维材料衬底中的任意一种或至少两种的组合。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合气体中，所述氮源包括氮气和/或氨气。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述氮源的纯度为99.99％以上。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氢气的纯度为99.99％以上。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氮源的流量为100-300sccm。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合气体中，氮源与氢气的流量比为(0.35-0.7):1。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述混合气体中，氮源与氢气的流量比为(0.4-0.6):1。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氮源的等离子体和氢气的等离子体产生的方式包括电感耦合。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)在设定温度为250-380℃和设定压力为15-30Pa条件下，铝源通过载气带入到远程电感耦合等离子体增强原子层沉积薄膜沉积系统的反应沉积腔中，铝源与沉积对象的表面进行化学吸附60-100ms；

(2)向等离子体腔通入氮源与氢气的混合气体，所述氢气的流量为100-500sccm；在电感耦合的作用下生成等离子体，将所述等离子体引入反应沉积腔中，所述氮源形成的等离子体与步骤(1)化学吸附在沉积对象表面的铝源进行氮化反应8-15s，得到氮化铝薄膜。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述设定温度为280-350℃。

17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述设定压力为20-25Pa。