【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及晶圆生产，尤其涉及一种控制薄膜应力的薄膜制备方法。
技术介绍
1、背面金属化是物理气相沉积(pvd)的一种，它是在减薄后的晶圆片背面用物理的方法，使金属材料沉积在被镀芯片上的薄膜制备技术。背面金属化的制作可以降低器件的热阻、工作时散热和冷却；个别功率器件会在背面引出电极，使管芯电极具有良好的欧姆接触特性，焊接可靠，可提高产品可靠性。
2、在背面金属化技术中，常常通过磁控溅射技术，即在高真空的条件下充入适量的氩气，在阴极(柱状靶或平面靶)和阳极(镀膜室壁)之间施加直流电压，在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电，电子在电场的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使氩气发生电离(在高压作用下ar原子电离成为ar离子和电子)，入射离子(ar)在电场的作用下轰击靶材，使得靶材表面的中性原子或分子获得足够动能脱离靶材表面，沉积在基片表面形成薄膜。
3、背面金属化工艺首先应考虑金属材料的选择。目前，晶圆片背面普遍采用三层金属工艺结构，按照其功能可分为粘附层、阻挡层和导电层。由于背面金属化要求良好的附着力、低接触电阻和低薄膜应力，所以镍钒(niv)薄膜通常被用作背面金属化的阻挡层。但在镀膜过程中，基片和薄膜同时加热到一定温度，在镀膜完成后，基片和薄膜同时降温到初始温度时，由于薄膜材料和基片的膨胀系数不同，使二者收缩程度不一致，会产生应力。应力的直观表现形式是薄膜器件的形变，严重的应力会使膜层脱落。
4、目前在磁控溅射过程中，往往通过控制沉积温度、溅射功率和腔体压力等参数来控制金属薄膜应力，但这种
技术实现思路
1、针对相关技术中存在的不足之处，本专利技术提供了一种控制薄膜应力的薄膜制备方法，通过两只氩气支路的切换运用，在沉积niv薄膜之前通入大量氩气以降低薄膜的热应力，且在沉积过程中通入氮气，进行氮掺杂，使得niv薄膜更加致密，从而解决niv薄膜因高应力而产生稳定性差、粘附性差的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种控制薄膜应力的薄膜制备方法，所述薄膜制备方法基于磁控溅射装置实现，所述磁控溅射装置包括腔室、溅射电源模块、气控模块；
4、所述腔室的底侧设置有基座，所述基座用于放置待镀膜晶圆片，所述腔室的顶侧连接有用于安装靶材的槽体，且所述晶圆片与所述靶材相对设置以使所述靶材的粒子溅射至所述晶圆片；
5、所述溅射电源模块设置于靠近所述靶材的一侧；
6、所述腔室开设有门阀、氮气孔和氩气孔；所述氩气孔连接有第一氩气支路和第二氩气支路；所述第一氩气支路的气体流量大于所述第二氩气支路的气体流量；
7、所述薄膜制备方法包括以下步骤：
8、s1：将具有粘附层的待镀膜晶圆片放置于所述基座上；
9、s2：启动所述气控模块，关闭所述门阀，所述氩气孔与所述第一氩气支路接通，向腔室中通入氩气；
10、s3：停止通入氩气，经过第一预设时间后，开启所述门阀，持续抽真空，使所述腔室的压强不低于第一参数；
11、s4：断开第一氩气支路，所述气控模块控制所述氩气孔与所述第二氩气支路接通，自所述氩气孔和所述氮气孔向所述腔室中通入预设流量比的氩气和氮气；
12、s5：开启溅射电源模块，使所述靶材溅射目标金属粒子，所述目标金属粒子中的部分与氮气形成目标化合物沉积在所述待镀膜晶圆片的粘附层上，所述目标化合物与所述目标金属粒子共同形成目标层；
13、s6：关闭溅射电源模块，断开第二氩气支路、停止向腔室内通入氮气和氩气，关闭门阀、停止抽真空；
14、s7：所述氩气孔接通所述第一氩气支路，向所述腔室中通入氩气；
15、s8：停止通入氩气，经过第二预设时间后，开启所述门阀，持续抽真空，使所述腔室的压强不低于第一参数。
16、在本专利技术的一些实施例中，步骤s5包括：
17、s51：溅射电源模块的功率设置在第一功率范围内，靶材点火时间在第一点火时间范围内；
18、s52：溅射电源模块的功率设置在第二功率范围内，使所述靶材的目标金属粒子溅射至所述待镀膜晶圆片上，以形成目标层；
19、所述第一功率范围内的功率小于第二功率范围内的功率。
20、在本专利技术的一些实施例中，所述第一功率范围为800-1200w；所述第二功率范围为20000w-30000w。
21、在本专利技术的一些实施例中，步骤s4中氩气和氮气的预设流量比处于1/0.5至1/0.45之间。
22、在本专利技术的一些实施例中，所述薄膜制备方法还包括：
23、s9：判断目标层厚度是否符合要求，若否，重复步骤s5至s8，至目标层厚度满足预设的要求。
24、在本专利技术的一些实施例中，所述第一氩气支路中氩气的最大流量为500sccm；所述第二氩气支路中氩气的最大流量为200sccm。
25、在本专利技术的一些实施例中，所述基座上设置有循环水路，用于为待镀膜晶圆片降温；
26、所述循环水路的最低温度为-20℃；
27、所述薄膜制备方法的步骤s2还包括：
28、s21：控制循环水路的温度达到预设的第一温度，以降低所述基座的温度。
29、在本专利技术的一些实施例中，所述目标金属粒子包括镍和钒。
30、在本专利技术的一些实施例中，步骤s2中通入氩气的持续时间为第一持续时间，步骤s7中通入氩气的持续时间为第二持续时间，第二持续时间长于第一持续时间。
31、在本专利技术的一些实施例中，所述第二预设时间长于第一预设时间。
32、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
33、1、设置有第一氩气支路和第二氩气支路，在沉积目标层之前通入大量氩气，降低因沉积ti薄膜而产生的热量，且在沉积niv薄膜后，再此通入大量氩气，以降低沉积后的温度，减小薄膜的热应力，提高产品稳定性。
34、2、在沉积过程中通入氮气，使得薄膜生长过程中产生氮化钒，以打断niv晶体的生长，破坏了niv的柱状结构，使得薄膜变得更加致密，从而减小niv薄膜的应力。
35、3、腔室内基座上设置有循环水路以辅助降温，减小薄膜热应力。
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1.一种控制薄膜应力的薄膜制备方法，其特征在于，所述薄膜制备方法基于磁控溅射装置实现，所述磁控溅射装置包括腔室、溅射电源模块、气控模块；
2.根据权利要求1所述的控制薄膜应力的薄膜制备方法，其特征在于，步骤S5包括：
3.根据权利要求2所述的控制薄膜应力的薄膜制备方法，其特征在于，所述第一功率范围为800-1200W；所述第二功率范围为20000W-30000W。
4.根据权利要求1所述的控制薄膜应力的薄膜制备方法，其特征在于，步骤S4中氩气和氮气的预设流量比处于1/0.5至1/0.45之间。
5.根据权利要求1-4任一项所述的控制薄膜应力的薄膜制备方法，其特征在于，所述薄膜制备方法还包括：
6.根据权利要求1或4任一项所述的控制薄膜应力的薄膜制备方法，其特征在于，所述第一氩气支路中氩气的最大流量为500sccm；所述第二氩气支路中氩气的最大流量为200sccm。
7.根据权利要求1所述的控制薄膜应力的薄膜制备方法，其特征在于，所述基座上设置有循环水路，用于为待镀膜晶圆片降温；
8.根据权利要求1
9.根据权利要求1所述的控制薄膜应力的薄膜制备方法，其特征在于，步骤S2中通入氩气的持续时间为第一持续时间，步骤S7中通入氩气的持续时间为第二持续时间，第二持续时间长于第一持续时间。
10.根据权利要求1所述的控制薄膜应力的薄膜制备方法，其特征在于，所述第二预设时间长于第一预设时间。
...【技术特征摘要】
1.一种控制薄膜应力的薄膜制备方法，其特征在于，所述薄膜制备方法基于磁控溅射装置实现，所述磁控溅射装置包括腔室、溅射电源模块、气控模块；
2.根据权利要求1所述的控制薄膜应力的薄膜制备方法，其特征在于，步骤s5包括：
3.根据权利要求2所述的控制薄膜应力的薄膜制备方法，其特征在于，所述第一功率范围为800-1200w；所述第二功率范围为20000w-30000w。
4.根据权利要求1所述的控制薄膜应力的薄膜制备方法，其特征在于，步骤s4中氩气和氮气的预设流量比处于1/0.5至1/0.45之间。
5.根据权利要求1-4任一项所述的控制薄膜应力的薄膜制备方法，其特征在于，所述薄膜制备方法还包括：
6.根据权利要求1或4任一项所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王全，郝广信，华逢钊，王燕琳，
申请(专利权)人：物元半导体技术青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：
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