[發明專利]一種提升金屬氧化物薄膜均勻性的磁控濺射腔體

在審

• 申請號: 202010179548.2
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111254403A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 巨錦華;林曉東
• 申請（專利權）人: 中科微機電技術（北京）有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/08;C23C14/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種提升金屬氧化物薄膜均勻性的磁控濺射腔體，包括腔體，安裝在腔體上部的驅動裝置、磁性件和靶材，置于腔體內的護板、基片和加熱器，安裝在腔體側壁的低溫泵；驅動裝置和磁性件相連接，靶材置于磁性件的下方，基片通過基座壓環安裝在加熱器上并置于護板圍成的空間內，護板安裝在靶材與加熱器之間，還包括腔體混合進氣裝置、篩形分氣裝置和轉軸，篩形分氣裝置安裝在腔體內部，腔體的側壁設置總進氣口，腔體混合進氣裝置通過總進氣口與篩形分氣裝置連通，轉軸與加熱器連接，用于帶動加熱器上的基片勻速旋轉。本發明通過設置腔體混合進氣裝置、篩形分氣裝置和轉軸，提高了氣體分布均勻性和金屬氧化物薄膜均勻性。

技術領域

本發明涉及半導體工藝技術領域，具體的涉及一種提升金屬氧化物薄膜均勻性的磁控濺射腔體。

背景技術

磁控濺射，主要用于金屬及金屬化合物薄膜的制備，因其鍍膜效率高、粘附性好等優點，在半導體領域被廣泛應用。磁控濺射通過電場和磁場的共同作用，將離化的惰性氣體離子轟擊陰極靶材表面，使靶材以原子或分子的形式被濺射下來，沉積在襯底上形成薄膜。

隨著MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）技術的發展，不同的器件對薄膜材料的要求各不相同，金屬氧化物薄膜材料特別是含有可變價態的金屬氧化物薄膜材料，因其關鍵技術指標——薄膜均勻性沒有成熟的制程而受到大規模應用的限制。本申請就是發明了一種新穎的磁控濺射腔體結構，來提升金屬氧化物薄膜的均勻性。

在現有技術中，磁控濺射腔體結構包括：電機、磁鐵、靶材、低溫泵、加熱器、護板等。金屬氧化物薄膜沉積過程中，磁鐵在電機的帶動下，以一定的轉速旋轉，氧氣和氬氣分兩路進入腔體，氬氣被離化為氬離子在電場的作用下高速飛向陰極靶材，被濺射出的金屬粒子與氧氣結合形成金屬氧化物沉積在基片表面形核成膜，在此過程中產生的二次電子受到電場和磁場的共同作用繼續轟擊靶材來提升濺射率。其中護板對腔體進行保護，避免將靶材材料濺射到腔體上而污染腔體；低溫泵保持腔體內所需要的真空度；加熱器對基片進行加熱，加速粒子間的反應。

現有技術的缺點是由于氧氣和氬氣分兩路進入腔體，氧氣在腔體中分布不均勻；另外從靶材濺射下來的粒子方向不統一，在基片上同一區域同一時刻會有來自不同方向的粒子堆疊，所以金屬氧化物薄膜的均勻性較差。

鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的目的在于提出一種提升金屬氧化物薄膜均勻性的磁控濺射腔體，具體技術方案如下：

一種提升金屬氧化物薄膜均勻性的磁控濺射腔體，包括腔體，安裝在腔體上部的驅動裝置、磁性件和靶材，置于腔體內的護板、基片和加熱器，安裝在所述腔體側壁的低溫泵；所述驅動裝置和磁性件相連接，所述靶材置于磁性件的下方，所述基片通過基座壓環安裝在加熱器上并置于護板圍成的空間內，所述護板安裝在靶材與加熱器之間，還包括腔體混合進氣裝置、篩形分氣裝置和轉軸，所述篩形分氣裝置安裝在腔體內部，所述腔體的側壁設置總進氣口，腔體混合進氣裝置通過總進氣口與篩形分氣裝置連通，所述轉軸與加熱器連接，用于帶動加熱器上的基片勻速旋轉；所述腔體混合進氣裝置包括流量控制器、氣體混合管道和氣體分路管道，流量控制器分別控制氬氣和氧氣的流量，氬氣和氧氣進入氣體混合管道混合后經由氣體分路管道和進氣口進入篩形分氣裝置。

進一步地，所述篩形分氣裝置由外環進氣口、外環、內環和內圓面組成，所述總進氣口與外環進氣口連通，所述外環上設置與內環連通的外環出氣管，所述內環上均勻設置與內圓面連通的內環出氣孔，所述內環出氣孔與外環出氣管在氣流方向上錯開設置，所述內圓面上均勻設置若干圓孔，呈篩網狀。

優選地，所述轉軸轉速為1.5r/min~4r/min。

進一步地，所述驅動裝置為電機。