【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景
本申请总体上涉及一种反应溅射方法和装置,更具体地涉及一种用于实现化学计量介电薄膜的高速沉积并且使在靶与阳极或者真空系统的其它部分之间出现的电弧放电最小化的方法和装置。
技术介绍
介电薄膜(尤其是氧化物和氮化物)被广泛使用于大范围的用途中,诸如半导体芯片、磁和光记录、平板显示器、喷墨打印机头、太阳能电池、集成光学、光学薄膜和硬保护膜。与在氩气-氧气或者氩气-氮气气体混合物中对金属靶进行溅射有关的反应磁控溅射是一种形成这些薄膜的常用沉积方法。然而,用于使沉积速率或薄膜形成最大化并且获得适当的薄膜化学计量的、对这种反应溅射工艺的控制却是难以实现的。反应溅射是非常多用途的涂覆技术,该技术使种类广泛的化合物材料的制备成为可能。然而,该技术传统上具有一个主要缺点。当反应性气体(例如,氧气或氮气)的分压达到正确水平以便在基底表面上形成金属化合物(例如,氧化物或氮化物)的化学计量薄膜时,该反应性气体也在金属靶表面上形成相同的金属化合物。由于来自金属靶的化合物部分的金属原子的溅射产额较低,因而相应地导致薄膜沉积速率显著降低。另外,在所采用的高靶功率密度下(例如,在大功率脉冲磁控溅射期间),在这些条件下可以在靶上观察到相当大的电弧放电,从而导致低质量的沉积薄膜。电弧放电表明由于绝缘薄膜在靶上堆积所导致的靶(阴极)与阳极的短路或者真空系统的电接地的产生。存在用于对金属靶进行反应溅射从而使化合物薄膜沉 ...
【技术保护点】
一种用于控制溅射沉积工艺的方法,所述工艺涉及反应性气体物种与包含在用作阴极的靶中的材料之间的反应,所述方法包括以下步骤:选择用于给定的靶材料和反应性工艺气体的控制工艺参数;建立用于给定标称靶功率水平的反应溅射沉积工艺的操作方案;和通过进入真空室中的受控的脉冲反应性气体流速,在金属模式与覆盖模式之间的过渡区中高速实施化学计量介电薄膜的稳定化的反应性沉积。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.02.20 EP 13155936.11.一种用于控制溅射沉积工艺的方法,所述工艺涉及反应性气体物种与包含
在用作阴极的靶中的材料之间的反应,所述方法包括以下步骤:
选择用于给定的靶材料和反应性工艺气体的控制工艺参数;
建立用于给定标称靶功率水平的反应溅射沉积工艺的操作方案;和
通过进入真空室中的受控的脉冲反应性气体流速,在金属模式与覆盖模式之
间的过渡区中高速实施化学计量介电薄膜的稳定化的反应性沉积。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述靶是金属,并且由所述反应形成的
化合物是化学计量介电材料。
3.根据权利要求1所述的方法,其中在大体相同的功率条件下,化合物在基
底上的溅射沉积是在金属模式中靶材料沉积速率的至少大约40%的速率下实施,
所述金属模式对应于不存在所述反应性气体情况下的操作。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述化合物选自氧化物、氮化物、氮氧
化物、碳化物、硫化物、氟化物、氯化物、硼化物、及其混合物。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述控制工艺参数在连续直流溅射的情
况下是靶电流、或者在脉冲溅射的情况下是在一段时间的脉冲电源中的平均靶电
流、或者真空室中的反应性气体分压。
6.根据权利要求5所述的方法,其中确定在连续直流溅射的情况下的靶电流
的灵敏度、或者在脉冲溅射的情况下在一段时间的脉冲电源中的平均靶电流的灵
敏度、和真空室中的反应性气体分压对于在恒定靶电压下在相同放电条件下进入
所述真空室中的反应性气体的恒定流速脉冲的灵敏度。
7.根据权利要求6所述的方法,其中选择在恒定靶电压下在相同放电条件下
进入所述真空室中的所述反应性气体的恒定流速脉冲显示最高灵敏度的所述参数
作为控制工艺参数。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述操作方案是基于确定恒定的靶电压、
非反应性气体例如氩气的分压、进入所述真空室中的总反应性气体流速和所述反
应性气体导管系统的构造、以及所选择控制工艺参数的临界值而建立,以便在低
于给定水平的电弧放电情况下实现所形成薄膜的给定沉积速率和期望的物理性
质。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述控制工艺参数的所述临界值限定进
入所述真空室中的预设的恒定反应性气体流速脉冲的终止和连续启动的次数。
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【专利技术属性】
技术研发人员:R·布吉,J·弗尔切克,J·雷策克,J·拉扎尔,
申请(专利权)人:皮尔森西波西米亚大学,通快许廷格有限公司,
类型:发明
国别省市:捷克;CZ
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