[發(fā)明專利]一種薄膜及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911268765.2
• 申請(qǐng)日: 2019-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN112951707A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王東東;王政英;姚震洋;高軍;銀登杰;郭潤慶;劉軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株洲中車時(shí)代電氣股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/02
• 分類號(hào): H01L21/02
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;康志梅

本發(fā)明公開了一種薄膜及其制備方法和應(yīng)用。該薄膜包括襯底以及沉積于所述襯底表面的具有圖形化的DLC層。本發(fā)明的薄膜可以具有高精度、復(fù)雜化的DLC圖形，且能夠大規(guī)模化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域，具體涉及一種薄膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

類金剛石(Diamond like carbon，簡稱DLC)薄膜是一種含有一定量金剛石鍵(sp³)的非晶碳的亞穩(wěn)態(tài)類型的薄膜，薄膜主要成分為碳，其中的碳原子之間以共價(jià)鍵的方式鍵合，具有高紅外透過率、高硬度、低摩擦系數(shù)、高耐腐蝕性、高電阻率、高熱導(dǎo)率，高化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)異性能在功率半導(dǎo)體芯片制造領(lǐng)域有許多應(yīng)用。制備類金剛石薄膜的方法很多，根據(jù)制備機(jī)理可以分為兩大類：化學(xué)氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)。常用的物理氣相沉積方法有離子束沉積、過濾式真空陰極弧(FCVA)技術(shù)、脈沖激光沉積(PLD)技術(shù)、磁控濺射等，常用的化學(xué)氣相有等離子體化學(xué)氣相沉積、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)與電子回旋共振化學(xué)氣相沉積，根據(jù)使用的電源不同又分為直流式和射頻式。

因?yàn)镈LC的優(yōu)異性能，近年來得到人們的極大關(guān)注，成為重要的研究熱點(diǎn)之一。功率半導(dǎo)體芯片制造領(lǐng)域已有報(bào)導(dǎo)采用DLC做鈍化保護(hù)材料。DLC薄膜沉積的方式是各向異性的，而且DLC厚度一般在數(shù)十納米至數(shù)千納米之間，但是只能沉積整面的DLC薄膜，而無法形成圖形化的DLC的薄膜。因此如何實(shí)現(xiàn)該類材料的圖形化仍是一個(gè)亟待解決的技術(shù)難題。

目前沉積圖形化DLC的的方法是利用與目標(biāo)圖形相同的擋板貼合在襯底上，擋板和襯底同時(shí)沉積DLC，完成后移除擋板，未被擋板遮住的部分沉積DLC，遮住的部分沒有沉積DLC，實(shí)現(xiàn)DLC薄膜圖形化的目的。該方法的缺點(diǎn)是：1、擋板與襯底無法實(shí)現(xiàn)精確對(duì)準(zhǔn)，2、擋板的圖形不能太復(fù)雜，3、擋板具有一定厚度影響DLC沉積工藝，4、該方法不適合大規(guī)模化生產(chǎn)。上述缺點(diǎn)限制了該方法在高精度、復(fù)雜圖形、大規(guī)?；a(chǎn)方面的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的上述技術(shù)問題，提供一種薄膜及其制備方法，本發(fā)明的薄膜具有高精度、復(fù)雜化的圖形化的DLC層，而且該方法能夠大規(guī)?；a(chǎn)。

本發(fā)明第一方面提供了一種薄膜，包括襯底以及沉積于所述襯底表面的具有圖形化的DLC層。

根據(jù)本發(fā)明所述的薄膜的一些實(shí)施方式，所述襯底的材質(zhì)為半導(dǎo)體材料；優(yōu)選選自硅、碳化硅、氮化鎵和砷化鎵。

根據(jù)本發(fā)明所述的薄膜的一些實(shí)施方式，所述DLC層的厚度為20-500nm。例如20nm、50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm，以及它們之間的任意值。

本發(fā)明第二方面提供了一種上述的薄膜的制備方法，包括：

(A)在襯底表面形成與目標(biāo)圖形互補(bǔ)的圖形化光刻膠層，得到具有圖形化光刻膠層的襯底；

(B)將所述具有圖形化光刻膠層的襯底進(jìn)行沉積DLC，得到沉積有DLC層的襯底；

(C)將所述沉積有DLC層的襯底進(jìn)行去除光刻膠處理。

在本發(fā)明中，“與目標(biāo)圖形互補(bǔ)的圖形化光刻膠”是指需要沉積DLC的區(qū)域(也即目標(biāo)圖形DLC區(qū)域)無光刻膠，其它區(qū)域覆蓋光刻膠。

根據(jù)本發(fā)明所述的制備方法的一些實(shí)施方式，在步驟(B)中，所述沉積DLC的方法為平板電容器耦合式RF-PECVD法。

在本發(fā)明中，RF-PECVD法的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示，襯底放置在冷卻板上，腔體抽真空，工藝氣體流經(jīng)管路和氣體噴淋頭噴入腔體，真空調(diào)節(jié)閥自動(dòng)調(diào)整腔體內(nèi)壓強(qiáng)；噴入的烷烴類氣體經(jīng)13.56Mhz射頻源激勵(lì)下分解，因?yàn)閮蓸O板面積不同，離子和電子的運(yùn)動(dòng)速率也不同，因此，極板間存在一定的負(fù)偏壓，等離子體在負(fù)偏壓的作用下高速轟擊襯底材料，在襯底表面沉積類金剛石膜；沉積過程中冷卻板不斷冷卻控制襯底溫度，襯底溫度不超過300℃。