基于原子层沉积制备导电三氧化钼薄膜的方法

本发明属于半导体薄膜器件领域，具体是指基于原子层沉积制备导电三氧化钼薄膜的方法。

背景技术：

1、氧化钼(moox)具有多种优异的性能，如:电致变色、气致变色、光致变色等，同时也具有良好的电化学性能。因此，moox薄膜在许多领域得到了广泛的应用。moox薄膜的制备方法多种多样，常用的有:喷雾热解法、脉冲分子激光沉积法、溶胶-凝胶法、溅射法等。然而，这些技术面临严峻的挑战，以成功实现无缺陷的晶圆级共形沉积超薄膜表面不够光滑或基底包含几何复杂性。因此，探索设计和多功能高性能器件的替代方法对于在日常应用中使用这些新材料至关重要。

2、通过自限制生长机制精确控制厚度的原子层沉积(ald)已显示出沉积高质量薄膜的强大能力。ald采用了一种饱和的、自我限制的表面化学，并允许目标薄膜材料以一层一层的方式生长，从而产生在大尺度上高度均匀的薄膜，并且通过对薄膜成分和厚度的原子精确控制，可以重现。ald还因其在几乎任何复杂3d结构上的特殊共形薄膜涂层而闻名，这一特性使ald能够在尖端技术中实现许多新颖的纳米级材料设计和应用。然而，利用原子层沉积技术在低温下获得高沉积速率、导电均匀的moox薄膜仍然是一个巨大的挑战。因此有必要对此进行创新。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种基于原子层沉积制备导电三氧化钼薄膜的方法。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案一种导电三氧化钼薄膜的原子层沉积制备方法，包括步骤：

3、1)在原子层沉积反应腔室中装载硅衬底，将所述反应腔室抽真空，气压稳定在20pa(通入惰性气体氮气使压力稳定)。

4、2)以六羰基钼mo(co)6为钼源、氧气等离子体为氧源，进行原子层沉积，反应周期数为100-500。

5、其中，所述硅衬底为p型晶体硅或n型晶体硅。

6、其中，所述步骤s2)中反应温度为120-180℃。

7、其中，所述步骤s2)中六羰基钼钼源温度为70-80℃,氧等离子体的功率为200-300w，吹扫气体为氮气或惰性气体，载气流量100-200sccm(standard liter per minute,标准状态下每分钟体积)。

8、步骤s2)中pe-ald制备的moo3薄膜厚度为3-15nm。

9、步骤s2)制备的moo3薄膜的平方电阻率仅为50mω·cm。

10、本发明所述的制备方法制备得到的三氧化钼薄膜。

11、本发明的有益效果在于：

12、1.本发明中，利用六碳基钼[mo(co)6]和氧(o2)作为mo和o前驱体，通过等离子体增强原子层沉积(pe-ald)工艺生长moo3薄膜。以[mo(co)6]为前驱体制备的moo3薄膜碳含量极低。

13、2.本发明中，制备的moo3薄膜的平方电阻率很低，具有良好的电学性能。

14、3.本发明中，制备的moo3薄膜具有光滑、均匀、导电的特性，并可推广到其他金属氧化物的低温沉积。

技术特征：

1.一种基于原子层沉积制备导电三氧化钼薄膜的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于原子层沉积制备导电三氧化钼薄膜的方法，其特征在于：所述步骤(2)中反应温度窗口为120-180℃。

3.根据权利要求1所述的一种基于原子层沉积制备导电三氧化钼薄膜的方法，其特征在于：所述步骤(2)中反应生长速率为0.03nm/周期，反应周期数为100-500。

4.根据权利要求1所述的一种基于原子层沉积制备导电三氧化钼薄膜的方法，其特征在于：钼源脉冲时间为1s。

5.根据权利要求1所述的一种基于原子层沉积制备导电三氧化钼薄膜的方法，其特征在于：氧源最佳脉冲时间为4s。

6.根据权利要求1-5之一所述的方法所制备的导电三氧化钼薄膜。

技术总结本发明公开了一种基于原子层沉积制备导电三氧化钼薄膜的方法，其方案包括以下步骤：(1)在原子层沉积反应腔室中装载硅衬底，将所述反应腔室抽真空，气压稳定在20pa,所述硅衬底为p型或n型晶体硅；(2)以六羰基钼为钼源、氧气为氧源，进行原子层沉积得到，其中钼源温度为70‑80℃，氧源的等离子体功率为200w‑300w，氧气流量为300sccm，吹扫气体为氮气，氮气流量为100‑150sccm。本发明的方法可在硅片上沉积光滑、均匀、导电的MoO<subgt;3</subgt;薄膜，并可推广到其他金属氧化物的低温沉积。技术研发人员：郭大营,周玲,陈锡安受保护的技术使用者：温州大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1