CN112442681A - 一种原子层沉积技术ALD生长NiSix薄膜的方法 - Google Patents

一种原子层沉积技术ALD生长NiSix薄膜的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种原子层沉积技术ALD生长NiSix薄膜的方法，包括以下步骤：将半导体衬底置于反应腔中，在真空条件且载气存在的条件下，以脉冲形式向反应腔中通入Ni源进行沉积，所述Ni源为气相Ni源，得到沉积有Ni源的衬底；向反应腔中充入惰性气体进行吹扫；在载气存在的条件下，以脉冲形式向反应腔通入硅源，所述硅源为气相硅源，与沉积在衬底上的Ni源进行单原子反应，得到纳米NiSix薄膜；向反应腔中充入惰性气体进行吹扫，完成一个ALD生长循环；重复步骤一至步骤四1～3000次，通过重复不同次数制备得到不同厚度的NiSix沉积层。本发明可以在衬底上沉积形成保型性好、表面粗糙度低的含NiSix沉积层。

Description

一种原子层沉积技术ALD生长NiSix薄膜的方法
技术领域
本发明属于半导体制备技术领域，尤其涉及一种原子层沉积技术ALD生长NiSix薄膜的方法。
背景技术
Ni金属硅化物作为接触材料在CMOS(互补金属氧化物半导体)器件源漏技术中获得广泛应用。作为接触金属，Ni硅化物(Ni-silicide)具有电阻率低、连续、均匀等突出优点。传统的Ni硅化物都是采用PVD(Physical vapor deposition，物理气相沉积)技术沉积一层Ni金属，再通过热退火使Ni与硅反应生成硅化物。
由于微电子和深亚微米芯片技术的发展要求器件和材料的尺寸不断降低，而器件中的高宽比不断增加，这样所使用材料的厚度降低至几个纳米数量级。当CMOS器件尺寸持续微缩到16/14纳米及其以下技术节点，传统的PVD方法沉积Ni形成金属硅化物已不能满足需求。ALD(Atomic layer deposition,原子层沉积)技术相比其它沉积方法具有优异的成膜保型性、三维贴合性以及成膜均匀性，并且原子层级别厚度和组成可控，因此受到了半导体制备领域的青睐。
目前已经有少量通过ALD技术制备NiSix薄膜的报道，主要包括有：1)先在硅衬底上先沉积一层Ni金属，再通过热退火使Ni与硅反应生成硅化物，这种方法存在衬底兼容性差、所形成薄膜材料中元素比例不易控制、元素之间不容易扩散的问题。2)美国公开专利US009206507B2提及了一种以还原气与Ni(R-N＝CH-CH＝N-R)2和硅前驱体为组合沉积NiSix薄膜的方法，但是所使用工艺沉积步骤较传统两步法沉积步骤增多，这会增加成本以及增加杂质引入的可能性。
ALD过程的实质是基于前驱体的一系列表面化学反应过程，合适、匹配的前驱体组合是制备材料成功的关键。以不合适的前驱体组合进行原子层沉积会对所沉积薄膜材料的组成、粗糙度、晶相、保型性、均匀性、导电性等多种物理和化学性质产生重大影响，甚至不能够制备出目标薄膜材料，因此通过ALD成功制备出性能优异的目标材料的关键即是寻找出合适、匹配的前驱体组合。金属前驱体受ALD技术特点限制，需要有好的挥发性、热稳定性以及与制备某种目标材料所需的另一种前驱体之间具备合适的反应活性，且不同的前驱体组合对所制备薄膜材料的种类和性能也具有非常重要的影响。因此，寻找出这样的前驱体组合非常具有挑战性。鉴于NiSix材料的广泛和重要应用，迫切需要具有更多具有可行性的NiSix ALD合成工艺，促进基于NiSix的薄膜材料在上述领域的发展。
本发明报道了一种以Ni(tBu-amd)2为Ni前驱体和以硅烷为Si前驱体的前驱体组合通过原子层沉积技术生长NiSix薄膜的方法。本发明与现有技术的不同之处在于：本发明致力于通过寻找合适的Ni源和Si源的前驱体组合来通过原子层沉积技术进行薄膜材料制备，侧重于对整个NiSix薄膜ALD合成工艺(包括前驱体组合、ALD沉积工艺参数、所沉积的薄膜材料)进行发明。
公开专利(申请号：CN102344460B)报道了以脒基金属配合物为前驱体的原子层沉积，制备了纯金属、金属氧化物以及金属氮化物等薄膜材料。然而该技术专利侧重于脒基前驱体，对前驱体组合以及相应的ALD沉积工艺侧重较少，且只提及了纯金属、金属氧化物以及金属氮化物等种类的薄膜材料的制备。正如前文所述，合适、匹配的前驱体组合是成功制备目标材料的关键，以不合适的前驱体组合进行原子层沉积会对所沉积薄膜材料的组成、粗糙度、晶相、保型性、均匀性、导电性等多种物理和化学性质以及相应的薄膜生长参数都产生重大影响，甚至不能够制备出目标薄膜材料。
本发明选择了Ni(tBu-amd)2作为Ni前驱体和Si烷作为Si前驱体形成前驱体组合通过ALD进行NiSix材料的制备，该工艺在现有技术中尚未得到应用。相比于其它类型的Ni脒基配合物，所选择的Ni(tBu-amd)2配合物中所包含的tBu基团具有合适的空间位阻以及无β氢的存在，这会使得配合物具有更高的热稳定性和挥发性，从而避免很多Ni脒基配合物所存在的由于热稳定性差而影响所沉积薄膜材料性能的问题，且所选择的Ni(tBu-amd)2容易合成，有利于大规模合成应用。
此外通过具体的实验结果证明，相比于其它类型的Ni脒基配合物，由于所选择的Ni(tBu-amd)2前驱体与Si烷为Si前驱体的前驱体组合之间具有更合适、匹配的反应活性，能够制备出表面粗糙度更低、保型性更好的NiSix材料。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种原子层沉积技术ALD生长NiSix薄膜的方法，包括以下步骤：
步骤一：将半导体衬底置于反应腔中，在真空条件且载气存在的条件下，以脉冲形式向反应腔中通入Ni源进行沉积，所述Ni源为气相Ni源，得到沉积有Ni源的衬底；
步骤二：向反应腔中充入惰性气体进行吹扫；
步骤三：在载气存在的条件下，以脉冲形式向反应腔通入硅源，所述硅源为气相硅源，与沉积在衬底上的Ni源进行单原子反应，得到纳米NiSix薄膜；
步骤四：向反应腔中充入惰性气体进行吹扫，完成一个ALD生长循环；
步骤五：重复步骤一至步骤四1～3000次，通过重复不同次数制备得到不同厚度的NiSix沉积层。
优选的，所述Ni源为二(N,N’-二叔丁基乙基脒)合镍，其化学方程式为Ni(tBu-amd)2，所述硅源为SiH4，Si2H6，Si3H8，Si4H10以及其它符合SixH2x+2比例的硅烷的其中一种或一种以上。
优选的，所述步骤一中以脉冲形式向反应腔中通入气相Ni源进行沉积的单个脉冲的持续时间为0.05～20s，所述沉积的温度为125～400℃。
优选的，所述载气的流量为10～200sccm。
优选的，所述步骤二中吹扫时间为1～50s，惰性气体流量为10～300mL/min，维持体系压力为1.5×103～8×103Pa。
优选的，所述惰性气体为高纯氮气或高纯氩气中的一种或者一种以上。
优选的，所述的步骤三以脉冲形式通入反应腔的硅源的单个脉冲的持续时间为0.01～20s。
优选的，所述半导体衬底包括硅、氧化硅、氮化硅、TaN和蓝宝石中的一种或几种。
优选的，所述气相Ni源由Ni源加热气化而成，其加热的温度为25～200℃。
优选的，所述硅源为气态硅源的直接作为气相硅源使用，若为非气态硅源则需进行加热，其加热的温度为25～150℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明首次将Ni(tBu-amd)2作为Ni前驱体和以硅烷作为硅的前驱体的前驱体组合用于原子层沉积技术中，对NiSix薄膜材料相关领域发展意义重大，能够在纳米级的半导体器件上沉积形成保型性好的NiSix沉积层；
(2)本发明所采用的Ni源热稳定性高、挥发性好、容易合成，且本发明选取的Ni源和硅源能够直接反应生成NiSix，同时由于两者之间具有合适的反应活性，使得所沉积NiSix薄膜表面粗糙度低(小于1nm)；
(3)本发明制备的NiSix薄膜具有低硅消耗、低温度预算，且Ni在Si中的扩散以及Ni和Si的比例容易控制；
(4)本发明方法对多种半导体衬底如硅、氧化硅、氮化硅、TaN和蓝宝石等均表现出兼容性。
附图说明
图1是本发明的步骤示意图；
图2为本发明实施例1中的NiSix薄膜的SEM图片；
图3为本发明实施例1中的NiSix薄膜的AFM图片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下对本发明做进一步描述：
实施例：
如附图1所示，一种原子层沉积技术ALD生长NiSix薄膜的方法，包括以下步骤：
步骤一：将半导体衬底置于反应腔中，在真空条件且载气存在的条件下，以脉冲形式向反应腔中通入Ni源进行沉积，所述Ni源为气相Ni源，得到沉积有Ni源的衬底；
步骤二：向反应腔中充入惰性气体进行吹扫；
步骤三：在载气存在的条件下，以脉冲形式向反应腔通入硅源，所述硅源为气相硅源，与沉积在衬底上的Ni源进行单原子反应，得到纳米NiSix薄膜；
步骤四：向反应腔中充入惰性气体进行吹扫，完成一个ALD生长循环；
步骤五：重复步骤一至步骤四1～3000次，通过重复不同次数制备得到不同厚度的NiSix沉积层。
具体的，所述Ni源为Ni(tBu-amd)2，所述硅源为SiH4，Si2H6，Si3H8，Si4H10以及其它符合SixH2x+2比例的硅烷的其中一种或一种以上。
具体的，所述气相Ni源是由Ni源加热气化而成，加热的温度可选为40～200℃，更可选为50～180℃，可以是75℃、120℃、150℃或180℃中的一种。
具体的，所述步骤一中以脉冲形式向反应腔中通入气相Ni源进行沉积的单个脉冲的持续时间为0.05～20s，更可选为1～18s，最可选为3～15s，在本发明的实施例中，可以是2s、6s、8s或12s其中一种；所述沉积的温度为125～400℃，更可选为150～350℃，最可选为200～300℃，在本发明的实施例中，可以是200℃、240℃、265℃或315℃其中一种。
具体的，所述载气的流量为10～200sccm，更可选为20～160sccm，最可选为60～120sccm，可以是20sccm、80sccm、120sccm或150sccm其中一种。
具体的，所述步骤二中吹扫时间为1～50s，可选为5～50s，更可选为10～45s，最可选为15～40s，惰性气体流量为10～300mL/min，维持体系压力为1.5×103～8×103Pa。
具体的，所述惰性气体为高纯氮气或高纯氩气中的一种或者一种以上。
具体的，所述的步骤三以脉冲形式通入反应腔的硅源的单个脉冲的持续时间为0.01～20s，更可选为1～15s，最可选为5～10s，在本发明的实施例中，可以是5s、10s、15s或20s其中一种。所述硅源的载气可选为高纯氮气或高纯氩气，所述载气的流量可选为10～200sccm，更可选为20～160sccm，最可选为60～120sccm。
具体的，所述硅源中为气态硅源的直接作为气相硅源使用，为非气态硅源的通过加热，使之气化，形成气相硅源。所述加热硅源的温度可选为25～150℃，在本发明的实施例中，可以是40、60或80℃其中一种。
具体的，所述半导体衬底包括硅、氧化硅、氮化硅、TaN和蓝宝石中的一种或几种。
具体的，所述重复步骤一至步骤四1～3000次，可选为100～2500次，更可选为300～2000次，在本发明的实施例中，可以是100次、200次、500次、1000次或2000次其中一种。
实施例1
以Ni(tBu-amd)2为Ni源，以SiH4为硅源的NiSix薄膜原子层沉积方法，包括以下过程：
步骤一：将Si衬底置于反应腔中，在真空条件下，以高纯氮气为载气的条件下，载气流量为20sccm，以脉冲形式向反应腔中通入气相Ni(tBu-amd)2进行沉积，其中气相Ni(tBu-amd)2加热温度为75℃，沉积温度为240℃，脉冲时间为12s，等待时间为10s，得到沉积有Ni源的衬底；
步骤二：向反应腔中充入高纯氮气进行吹扫，吹扫时间为25s；
步骤三：将SiH4作为硅源，以高纯氮气为载气，载气流量为60sccm，以脉冲形式通入反应腔，脉冲时间为5s，等待时间为20s，与沉积在衬底上的Ni源进行单原子反应，得到纳米NiSix薄膜；
步骤四：向反应腔中充入惰性气体进行吹扫，吹扫时间为15s，完成一个ALD生长循环；
步骤五：重复步骤一至步骤四200次，制备得到厚度为34nm的NiSix沉积层。
本发明对实施例1得到的NiSix薄膜进行扫面电镜测试，结果如图2所示，由图2可以看出本实施例得到的NiSix薄膜保形性较好。
同时，本发明对实施例1得到的NiSix薄膜通过原子力显微镜进行表面粗糙度测试，结果如图3所示，由图3可以看出本实施例得到的薄膜表面非常光滑，表面粗糙度＜1nm。
实施例2
利用不同硅源制备NiSix薄膜
将实施例1中的硅源分别替换成Si2H6、Si3H8、Si4H10，其他操作步骤和参数保持不变。
结果显示，重复循环100次，所得NiSix薄膜厚度分别为7.6nm、8nm、11nm，薄膜的表面粗糙度分别为0.201nm、0.248nm、0.311nm。
实施例3
以Ni(tBu-amd)2为Ni源，以Si2H6为硅源的NiSix薄膜原子层沉积方法，包括以下过程:
步骤一：将氧化硅衬底置于反应腔中，在真空条件下，以高纯氩气为载气的条件下，载气流量为80sccm，以脉冲形式向反应腔中通入气相Ni(tBu-amd)2进行沉积，其中气相Ni(tBu-amd)2加热温度为120℃，沉积温度为265℃，脉冲时间为6s，等待时间为20s，得到沉积有Ni源的衬底；
步骤二：向反应腔中充入高纯氮气进行吹扫，吹扫时间为45s；
步骤三：将Si2H6作为硅源，以高纯氮气为载气，载气流量为20sccm，以脉冲形式通入反应腔，脉冲时间为15s，等待时间为15s，与沉积在衬底上的Ni源进行单原子反应，得到纳米NiSix薄膜；
步骤四：向反应腔中充入惰性气体进行吹扫，吹扫时间为35s，完成一个ALD生长循环；
步骤五：重复步骤一至步骤四500次，制备得到厚度为18nm、表面粗糙度为0.413nm的NiSix沉积层。
实施例4
以Ni(tBu-amd)2为Ni源，以Si3H8为硅源的NiSix薄膜原子层沉积方法，包括以下过程：
步骤一：将氮化硅衬底置于反应腔中，在真空条件下，以高纯氩气为载气的条件下，载气流量为120sccm，以脉冲形式向反应腔中通入气相Ni(tBu-amd)2进行沉积，其中气相Ni(tBu-amd)2加热温度为150℃，沉积温度为315℃，脉冲时间为8s，等待时间为5s，得到沉积有Ni源的衬底；
步骤二：向反应腔中充入高纯氮气进行吹扫，吹扫时间为15s；
步骤三：将Si3H8作为硅源，以高纯氮气为载气，载气流量为160sccm，以脉冲形式通入反应腔，脉冲时间为20s，等待时间为10s，与沉积在衬底上的Ni源进行单原子反应，得到纳米NiSix薄膜；
步骤四：向反应腔中充入惰性气体进行吹扫，吹扫时间为5s，完成一个ALD生长循环；
步骤五：重复步骤一至步骤四1000次，制备得到厚度为38nm、表面粗糙度为0.551nm的NiSix沉积层。
实施例5
以Ni(tBu-amd)2为Ni源，以Si4H10为硅源的NiSix薄膜原子层沉积方法，包括以下过程：
步骤一：将蓝宝石衬底置于反应腔中，在真空条件下，以高纯氩气为载气的条件下，载气流量为150sccm，以脉冲形式向反应腔中通入气相Ni(tBu-amd)2进行沉积，其中气相Ni(tBu-amd)2加热温度为180℃，沉积温度为200℃，脉冲时间为2s，等待时间为15s，得到沉积有Ni源的衬底；
步骤二：向反应腔中充入高纯氮气进行吹扫，吹扫时间为35s；
步骤三：将Si4H10作为硅源，并将硅源进行加热，加热温度为60℃，使之气化，以高纯氮气为载气，载气流量为90sccm，以脉冲形式通入反应腔，脉冲时间为10s，等待时间为10s，与沉积在衬底上的Ni源进行单原子反应，得到纳米NiSix薄膜；
步骤四：向反应腔中充入惰性气体进行吹扫，吹扫时间为15s，完成一个ALD生长循环；
步骤五：重复步骤一至步骤四2000次，制备得到厚度为32nm、表面粗糙度为0.487nm的NiSix沉积层。
实施例6
以Ni(tBu-amd)2为Ni源，以Si4H10为硅源的NiSix薄膜原子层沉积方法，包括以下过程：
步骤一：将TaN衬底置于反应腔中，在真空条件下，以高纯氩气为载气的条件下，载气流量为150sccm，以脉冲形式向反应腔中通入气相Ni(tBu-amd)2进行沉积，其中气相Ni(tBu-amd)2加热温度为180℃，沉积温度为200℃，脉冲时间为2s，等待时间为15s，得到沉积有Ni源的衬底；
步骤二：向反应腔中充入高纯氮气进行吹扫，吹扫时间为35s；
步骤三：将Si4H10作为硅源，并将硅源加热温度为80℃，使之气化，以高纯氮气为载气，载气流量为90sccm，以脉冲形式通入反应腔，脉冲时间为10s，等待时间为10s，与沉积在衬底上的Ni源进行单原子反应，得到纳米NiSix薄膜；
步骤四：向反应腔中充入惰性气体进行吹扫，吹扫时间为15s，完成一个ALD生长循环；
步骤五：重复步骤一至步骤四2000次，制备得到厚度为41nm、表面粗糙度为0.516nm的NiSix沉积层。
需要说明的是，在本文中，而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
对比例1：
和实施例1相比，其他参数不变，改变所使用Ni源为Ni(iPr-amd)2。
以Ni(iPr-amd)2为Ni源，以SiH4为硅源的NiSix薄膜原子层沉积方法，包括以下过程：
步骤一：将Si衬底置于反应腔中，在真空条件下，以高纯氮气为载气的条件下，载气流量为20sccm，以脉冲形式向反应腔中通入气相Ni(iPr-amd)2进行沉积，其中气相Ni(iPr-amd)2加热温度为75℃，沉积温度为240℃，脉冲时间为12s，等待时间为10s，得到沉积有Ni源的衬底；
步骤二：向反应腔中充入高纯氮气进行吹扫，吹扫时间为25s；
步骤三：将SiH4作为硅源，以高纯氮气为载气，载气流量为60sccm，以脉冲形式通入反应腔，脉冲时间为5s，等待时间为20s，与沉积在衬底上的Ni源进行单原子反应，得到纳米NiSix薄膜；
步骤四：向反应腔中充入惰性气体进行吹扫，吹扫时间为15s，完成一个ALD生长循环；
步骤五：重复步骤一至步骤四200次。实验结果表明无薄膜材料沉积。
实施例1所得结果要明显优于对比例1，这是因为对比例1所使用的Ni源Ni(iPr-amd)2热稳定性和挥发性要远低于实施例1所使用Ni源Ni(tBu-amd)2，导致进入反应腔室的Ni前驱体量较少，此外对比例1所使用Ni源Ni(iPr-amd)2与硅源之间的反应活性不匹配，最终导致无薄膜材料沉积。
对比例2：
和实施例3相比，其他参数不变，改变所使用Ni源为Ni(nBu-amd)2。
以Ni(nBu-amd)2为Ni源，以Si2H6为硅源的NiSix薄膜原子层沉积方法，包括以下过程:
步骤一：将氧化硅衬底置于反应腔中，在真空条件下，以高纯氩气为载气的条件下，载气流量为80sccm，以脉冲形式向反应腔中通入气相Ni(nBu-amd)2进行沉积，其中气相Ni(nBu-amd)2加热温度为120℃，沉积温度为265℃，脉冲时间为6s，等待时间为20s，得到沉积有Ni源的衬底；
步骤二：向反应腔中充入高纯氮气进行吹扫，吹扫时间为45s；
步骤三：将Si2H6作为硅源，以高纯氮气为载气，载气流量为20sccm，以脉冲形式通入反应腔，脉冲时间为15s，等待时间为15s，与沉积在衬底上的Ni源进行单原子反应，得到纳米NiSix薄膜；
步骤四：向反应腔中充入惰性气体进行吹扫，吹扫时间为35s，完成一个ALD生长循环；
步骤五：重复步骤一至步骤四500次，制备得到厚度为8nm的NiSix沉积层。
对比例2所制备薄膜材料的沉积速率为0.016nm/循环，表面粗糙度为2.31nm，所沉积薄膜存在不连续现象。同对比例2所得结果对比可知，实施例3所制备的薄膜材料具有更高的生长速率、更光滑的表面以及更好的薄膜保型性。对比例2所得结果较差的原因在于所使用Ni源Ni(nBu-amd)2与所使用硅源之间的反应活性不匹配，以及对比例2所使用的Ni源挥发性和热稳定性要差于实施例3所使用Ni源，最终导致对比例2所沉积薄膜材料不连续、表面粗糙以及生长速率较低。
对比例3
和实施例4相比，其他参数不变，改变所使用Ni源为Ni(Cy-amd)2。
以Ni(Cy-amd)2为Ni源，以Si3H8为硅源的NiSix薄膜原子层沉积方法，包括以下过程：
步骤一：将氮化硅衬底置于反应腔中，在真空条件下，以高纯氩气为载气的条件下，载气流量为120sccm，以脉冲形式向反应腔中通入气相Ni(Cy-amd)2进行沉积，其中气相Ni(Cy-amd)2加热温度为150℃，沉积温度为315℃，脉冲时间为8s，等待时间为5s，得到沉积有Ni源的衬底；
步骤二：向反应腔中充入高纯氮气进行吹扫，吹扫时间为15s；
步骤三：将Si3H8作为硅源，以高纯氮气为载气，载气流量为160sccm，以脉冲形式通入反应腔，脉冲时间为20s，等待时间为10s，与沉积在衬底上的Ni源进行单原子反应，得到纳米NiSix薄膜；
步骤四：向反应腔中充入惰性气体进行吹扫，吹扫时间为5s，完成一个ALD生长循环；
步骤五：重复步骤一至步骤四1000次，制备得到厚度为13nm的NiSix沉积层。
对比例3所制备薄膜材料的沉积速率为0.013nm/循环，表面粗糙度为3.27nm。同对比例3所得结果对比可知，实施例4所制备的薄膜材料具有更高的生长速率、更光滑的表面。对比例3所得结果较差的原因在于所使用Ni源Ni(Cy-amd)2与所使用硅源之间的反应活性不匹配，以及对比例3所使用的Ni源挥发性和热稳定性要差于实施例3所使用Ni源，最终导致对比例3所沉积薄膜材料表面粗糙且生长速率较低。

Claims (8)

1.一种原子层沉积技术ALD生长NiSix薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将半导体衬底置于反应腔中，在真空条件且载气存在的条件下，以脉冲形式向反应腔中通入Ni源进行沉积，所述Ni源为气相Ni源，得到沉积有Ni源的衬底；
步骤二：向反应腔中充入惰性气体进行吹扫；
步骤三：在载气存在的条件下，以脉冲形式向反应腔通入硅源，所述硅源为气相硅源，与沉积在衬底上的Ni源进行单原子反应，得到纳米NiSix薄膜；
步骤四：向反应腔中充入惰性气体进行吹扫，完成一个ALD生长循环；
步骤五：重复步骤一至步骤四1～3000次，通过重复不同次数制备得到不同厚度的NiSix沉积层。
2.根据权利要求1所述的一种原子层沉积技术ALD生长NiSix薄膜的方法，其特征在于，所述Ni源为二(N,N’-二叔丁基乙基脒)合镍，其化学方程式为Ni(tBu-amd)2，所述硅源为SiH4，Si2H6，Si3H8，Si4H10以及其它符合SixH2x+2比例的硅烷的其中一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的一种原子层沉积技术ALD生长NiSix薄膜的方法，其特征在于，所述步骤一中以脉冲形式向反应腔中通入气相Ni源进行沉积的单个脉冲的持续时间为0.05～20s，所述沉积的温度为125～400℃。
4.根据权利要求1所述的一种原子层沉积技术ALD生长NiSix薄膜的方法，其特征在于，所述载气的流量为10～200sccm。
5.根据权利要求1所述的一种原子层沉积技术ALD生长NiSix薄膜的方法，其特征在于，所述步骤二中吹扫时间为1～50s，惰性气体流量为10～300mL/min，维持体系压力为1.5×103～8×103Pa。
6.根据权利要求1所述的一种原子层沉积技术ALD生长NiSix薄膜的方法，其特征在于，所述惰性气体为高纯氮气或高纯氩气中的一种或者一种以上。
7.根据权利要求1所述的一种原子层沉积技术ALD生长NiSix薄膜的方法，其特征在于，所述的步骤三以脉冲形式通入反应腔的气相硅源的单个脉冲的持续时间为0.01～20s。
8.根据权利要求1所述的一种原子层沉积技术ALD生长NiSix薄膜的方法，其特征在于，所述半导体衬底包括硅、氧化硅、氮化硅、TaN和蓝宝石中的一种或几种。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114188063A (zh) * 2021-12-13 2022-03-15 中国核动力研究设计院 基于纳米管阵列的肖特基结及其制备方法和β核电池

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