[发明专利]一种相对介电系数可调氮化铝涂层的制备方法

摘要

一种相对介电系数可调氮化铝涂层的制备方法，涉及铜‑碳合金表面处理。包括以下步骤(1)在铜‑碳合金表面用脉冲直流溅射沉积Cr过渡层；(2)用中频电源共溅射双生阴极Al及BN靶，制备AlN‑BN纳米复合结构涂层；(3)交替反应溅射沉积AlN及BN单层膜，完成铜‑碳合金基体表面制备相对介电系数可调AlN涂层。制备的相对介电系数可调氮化铝涂层具有相对介电系数可调、低介电损耗、高绝缘、高导热且膜‑基结合良好等性能。

主权项

一种相对介电系数可调氮化铝涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在铜‑碳合金表面用脉冲直流溅射沉积Cr过渡层：将沉积腔室工作温度加热至250℃，基体加热至350℃，并抽取沉积腔室内气体，除去腔体内壁吸附的水汽及氧等污染物，当沉积腔室真空达到本底真空度8.0×10‑5Pa后，通入Ar气，气体流量设定为50sccm，调节沉积腔室内环境压力至1.25Pa，将金属Cr靶材脉冲直流溅射功率调节至300W，占空比为35％～50％，工作15min；金属Cr靶预溅射之后，将双生阴极Al及BN靶分别接入脉冲直流及中频电源；金属Al靶脉冲直流溅射功率调节至300W，占空比为35％～50％，工作10min；BN靶中频电源溅射功率调节至300W，工作10min；Cr、Al、BN靶预溅射完成之后，设定沉积腔体温度为200℃，基体为250℃，转动样品台，使铜‑碳合金基体正对金属Cr靶，且与靶材的距离为150mm，调节沉积腔室压力至0.45Pa，采用脉冲直流电源溅射沉积金属Cr过渡层，Cr金属靶溅射功率为400W，占空比为35％～50％，沉积时间为2min，沉积过程中基体加载负偏压为‑115V。(2)用中频电源共溅射双生阴极Al及BN靶，制备AlN‑BN纳米复合结构涂层：在金属Cr过渡层沉积完成之后，维持沉积腔体温度为200℃及基体为250℃，转动样品台，使铜‑碳合金基体处于金属Al靶及BN靶中间位置，且与两靶材的距离为200mm，此时通入N2气，调节流量，使得Ar气与N2气总流量为50sccm，N2分压比为30％；调节沉积腔室压力至0.35Pa，同时采用中频电源溅射双生阴极Al及BN靶，Al靶溅射功率为0～400W，相应地BN靶溅射功率为400～0W，维持Al与BN靶总溅射功率为400W。沉积过程中基体加载负偏压为‑115V，基体按角速度90°/s匀速旋转，沉积时间为120min，沉积得到AlN‑BN纳米复合结构涂层。(3)交替反应溅射沉积AlN及BN单层膜，完成铜‑碳合金基体表面制备相对介电系数可调AlN涂层：在金属Cr过渡层沉积完成之后，维持腔体温度为200℃及基体为250℃，转动样品台，使铜‑碳合金基体正对金属Al靶位置，且与Al靶距离为150mm，通入N2气，调节流量，使得Ar气与N2气总流量为50sccm，N2分压比为30％；调节沉积腔室压力至0.35Pa，采用中频电源溅双生阴极Al靶，溅射功率为400W，沉积时间为0～30s，控制AlN层单层厚度为0～12nm；将基体转至正对BN靶位置，且与BN靶距离为150mm，关闭Al靶靶挡板，采用中频电源溅双生阴极BN靶，溅射功率为400W，沉积时间为1～10s，控制BN层单层厚度为0～2nm；重复如此操作，控制多层膜调制周期为4.2～14nm及调制比为2～60，交替沉积得到AlN/BN纳米多层结构涂层。