半导体工艺设备和磁控溅射工艺制造技术

本申请公开一种半导体工艺设备和磁控溅射工艺，所公开的磁控溅射工艺包括在基材上以溅射的方式沉积多层超导材料薄膜；其中，通过控制磁控溅射直流电源的第一功率与磁控溅射射频电源的第二功率的实际比值，以调整溅射形成的每一层所述超导材料薄膜的应力。本申请采用的技术方案能够解决目前的磁控溅射物理气相沉积技术中还无法得到应力可调的超导材料薄膜的问题。薄膜的问题。薄膜的问题。

【技术实现步骤摘要】
半导体工艺设备和磁控溅射工艺


[0001]本申请属于半导体加工
，具体涉及一种半导体工艺设备和磁控溅射工艺。

技术介绍

[0002]随着科学发展对计算需求的提高，超导量子计算由于计算速度快和系统集成度高等优点而成为目前重要的研究方向。目前主要通过磁控溅射物理气相沉积技术对超导材料薄膜进行制备，超导材料薄膜的沉积质量直接关系到器件制备工艺的整合过程与器件的使用性能。随着集成电路技术的发展与计算需求的提高，应力作为超导材料薄膜的沉积质量的重要指标之一，应力可调的高性能超导材料薄膜的沉积技术成为迫切需求。

技术实现思路

[0003]本申请实施例的目的是公开一种半导体工艺设备和磁控溅射工艺，所公开的磁控溅射工艺能够实现采用磁控溅射物理气相沉积技术得到应力可调的超导材料薄膜。
[0004]为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
[0005]第一方面，本申请实施例公开一种磁控溅射工艺，所公开的磁控溅射工艺包括：在基材上以溅射的方式沉积多层超导材料薄膜；其中，通过控制磁控溅射直流电源的第一功率和磁控溅射射频电源的第二功率的实际比值，以调整溅射形成的每一层所述超导材料薄膜的应力。
[0006]第二方面，本申请实施例公开一种实施第一方面所述的磁控溅射工艺的半导体工艺设备，所公开的半导体工艺设备包括反应腔体和溅射系统，所述溅射系统包括磁控溅射直流电源、磁控溅射射频电源、磁控管、磁控溅射靶材和控制器，所述磁控溅射靶材设于所述反应腔体的顶部，且与所述反应腔体围成工艺腔室，所述磁控溅射直流电源和所述磁控溅射射频电源均与所述磁控溅射靶材电连接，所述磁控管设于所述工艺腔室的顶部，且与所述磁控溅射靶材相对设置，所述控制器分别与所述磁控溅射直流电源和所述磁控溅射射频电源相连，所述控制器用于在磁控溅射工艺时控制所述磁控溅射直流电源的第一功率与所述磁控溅射射频电源的第二功率的实际比值，以使所述实际比值达到预设比值。
[0007]本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：
[0008]本申请实施例公开的磁控溅射工艺通过在磁控溅射工艺中同时运用磁控溅射直流电源和磁控溅射射频电源，且使得磁控溅射直流电源的第一功率与磁控溅射射频电源的第二功率之间形成不同的实际比值，从而能够通过第一功率与第二功率之间形成的不同实际比值，用以得到不同应力的超导材料薄膜，即能够实现通过磁控溅射物理气相沉积技术得到应力可调(即可变化)的多层超导材料薄膜。并且，可以控制第一功率与第二功率的实际比值实现连续地变化，从而使得多层超导材料薄膜之间的应力变化较为连续，即获得应力渐变的多层超导材料薄膜，有利于提升多层超导材料薄膜形成堆叠结构的稳定性与电学性能。
附图说明
[0009]图1是本申请实施例公开的半导体工艺设备的结构示意图；
[0010]图2是本申请实施例公开的磁控溅射工艺过程中第一功率与第二功率不同的实际比值对应得到的超导材料薄膜的应力值的曲线图；
[0011]图3是本申请实施例公开的磁控溅射工艺的流程图。
[0012]附图标记说明：
[0013]100
‑
反应腔体；
[0014]200
‑
溅射系统、210
‑
磁控溅射直流电源、220
‑
磁控溅射射频电源、230
‑
磁控管、240
‑
磁控溅射靶材、250
‑
控制器、260
‑
壳体、270
‑
容纳腔、280
‑
去离子冷却水；
[0015]300
‑
工艺腔室、310
‑
基座；
[0016]400
‑
基材。
具体实施方式
[0017]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0018]本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0019]下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例公开的磁控溅射工艺进行详细地说明。
[0020]如图1至图3所示，本申请实施例公开一种磁控溅射工艺，所公开的磁控溅射工艺包括：
[0021]S103：在基材400上以溅射的方式沉积多层超导材料薄膜。
[0022]其中，通过控制磁控溅射直流电源210的第一功率与磁控溅射射频电源220的第二功率的实际比值，以调整溅射形成的每一层超导材料薄膜的应力。
[0023]在上述磁控溅射工艺过程中，即S103中，基材400上的多层超导材料薄膜需要通过多次控制第一功率与第二功率的实际比值得到，换句话说，沉积每一层超导材料薄膜需要确定不同的第一功率与第二功率的实际比值。具体的，在其他工艺条件一定的情况下，第一功率与第二功率之间的比值会对磁控溅射工艺得到的超导材料薄膜的应力产生影响，由图2可知，经过试验，在第二功率与第一功率之间的比值从0到1的过程中，得到的超导材料薄膜的应力大概在+500兆帕到
‑
1000兆帕之间，从而能够对超导材料薄膜的应力实现大范围地调节，即本申请中通过调节第一功率与第二功率之间的实际比值，从而能够得到多层不同应力的超导材料薄膜，即能够得到多层应力可调的超导材料薄膜。
[0024]本申请实施例公开的磁控溅射工艺通过对相关技术中的磁控溅射工艺进行改进，
通过在磁控溅射工艺中同时运用磁控溅射直流电源210和磁控溅射射频电源220，且使得磁控溅射直流电源210的第一功率与磁控溅射射频电源220的第二功率之间形成不同的实际比值，进而能够通过第一功率与第二功率之间形成的不同实际比值，用以得到不同应力的超导材料薄膜，即能够实现通过磁控溅射物理气相沉积技术得到应力可调(即可变化)的多层超导材料薄膜。并且，可以控制第一功率与第二功率的实际比值实现连续地变化，从而使得多层超导材料薄膜之间的应力变化较为连续，即获得应力渐变的多层超导材料薄膜，有利于提升多层超导材料薄膜形成堆叠结构的稳定性与电学性能。
[0025]在本申请公开的磁控溅射工艺中，S103的工艺条件包括：磁控溅射靶材240与基材400之间的间距为130mm
‑
160mm，磁控溅射直流电源210的第一功率为1000～6000W，磁控溅射射频电源220的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁控溅射工艺，其特征在于，包括：在基材(400)上以溅射的方式沉积多层超导材料薄膜；其中，通过控制磁控溅射直流电源(210)的第一功率与磁控溅射射频电源(220)的第二功率的实际比值，以调整溅射形成的每一层所述超导材料薄膜的应力。2.根据权利要求1所述的磁控溅射工艺，其特征在于，所述在基材(400)上以溅射的方式沉积多层超导材料薄膜的工艺条件包括：磁控溅射靶材(240)与所述基材(400)之间的间距为130mm
‑
160mm，所述磁控溅射直流电源(210)的所述第一功率为1000～6000W，所述磁控溅射射频电源(220)的所述第二功率为0～3000W，工艺气压为2～5mTorr。3.根据权利要求1所述的磁控溅射工艺，其特征在于，在沉积每层所述超导材料薄膜的过程中，所述第一功率和所述第二功率之和相等。4.根据权利要求1所述的磁控溅射工艺，其特征在于，所述磁控溅射工艺还包括：对沉积完多层所述超导材料薄膜的所述基材(400)实施冷却。5.根据权利要求4所述的磁控溅射工艺，其特征在于，所述对沉积完多层所述超导材料薄膜的所述基材(400)实施冷却，包括：将沉积完多层所述超导材料薄膜的所述基材(400)传输至冷却腔室内并冷却30
‑
100s。6.根据权利要求1所述的磁控溅射工艺，其特征在于，所述在基材(400)上以溅射的方式沉积多层超导材料薄膜之前；所述磁控溅射工艺还包括：在除气腔室中对所述基材(400)实施加热处理。7.根据权利要求1所述的磁控溅射工艺，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：董彦超，王世如，丁继华，杨玉杰，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：