[发明专利]一种在大面积衬底上磁控溅射制备薄膜的方法

说明书

本发明涉及一种在大面积衬底上磁控溅射制备薄膜的方法。所述方法包括：采用直径为2英寸的靶材在直径为6英寸的衬底上制备薄膜，所述靶材和衬底的距离≤17cm，靶材相对衬底的夹角≤90°，得到薄膜厚度的非均匀性≤5％。本发明使用2英寸靶材，通过调节靶材相对衬底夹角和靶基距等因素，实现6英寸薄膜制备，得到薄膜厚度的非均匀性≤5％，较现有的2英寸靶材只能满足4英寸薄膜制备有明显的提升，且成膜质量、效率以及节约成本等方面有明显提高；其次，本发明可以在不同材料界面制备具有良好均匀性的6英寸膜材料；本发明整体结构简单，功能全面，为小靶材大基片磁控溅射镀膜提供一种研究方法，且提高了镀膜效率、降低了镀膜成本。

技术领域

本发明属于磁控溅射系统领域，具体涉及一种在大面积衬底上磁控溅射制备薄膜的方法。

背景技术

集成电路是由数层材质不同的薄膜组成，而使这些薄膜覆盖在硅晶片上的技术，便是所谓的薄膜沉积及薄膜成长技术。薄膜沉积技术的发展，从早期的蒸镀开始至今，已经发展成为两个主要的方向：化学气相沉积技术(CVD)和磁控溅射镀膜技术(PVD)。

磁控溅射镀膜技术是一种使用最为广泛的沉积镀膜方法。由于其具有降低工作压强和工作电压，提高溅射速率和沉积速率，降低基片温度，减小等离子体对膜层的破坏等优点，特别适合于大面积镀膜生产，因此广泛应用到光学、材料、半导体、电子等领域。

所谓溅射，是指在相对稳定的真空状态下，在阴阳极间施加一定的电压就会产生辉光放电，极间气体分子被离子化而产生带电电荷，其中正离子受阴极负电位加速运动而撞击阴极靶材，将其原子等粒子溅出，溅出的粒子沉积在阳极基板上而形成薄膜。磁控溅射是以磁场来改变电子的运动方向，并束缚和延长电子的运动轨迹，从而提高了电子对工作气体的电离几率和有效地利用了电子的能量，使正离子对靶材轰击所引起的靶材溅射更加有效。其优点在于能在较低的温度下制备高熔点材料的薄膜，并且在制备合金和化合物的过程中保持原组成不变，所以在半导体器件和集成电路制造中已获得广泛的应用。

磁控溅射镀膜尽管存在许多优点，但也存在一些缺点，如：(1)制备薄膜中氧含量较高；(2)例如2英寸的靶材只能保证4英寸基底的均匀性等。

CN208604202U公开了一种磁控溅射装置，可实现攻坚的自传与公转，且靶基距、偏心距以及转速比均可调节，为小靶材大基片多工位磁控溅射镀膜膜厚均匀性的研究与分析奠定基础，但是其并未具体指出如何实现小靶材制备大基片的具体制备方法以及制备的原理。

CN109580325A公开了一种沉积制备薄膜样品的方法，涉及薄膜制备领域，沉积制备薄膜方法采用了特殊的导流罩结构，能够减少沉积制备薄膜样品过程中的真空污染，获得高质量薄膜。但是所述方法无法满足较大面积衬底膜材料的均匀性要求。

因此，本领域需要开发一种新型的薄膜制备方法，所述方法能够满足小靶材制备大基片的均匀性要求，且制备工艺简单易于操作。

发明内容

为了克服现有磁控溅射系统2英寸靶材不能满足6英寸衬底制备薄膜材料均匀性的缺陷，本发明的目的在于提供一种在大面积衬底上磁控溅射制备薄膜的方法。所述方法能够实现2英寸靶材制备6英寸薄膜，且制备工艺简单，得到的薄膜均匀性较好。本发明所述“大面积衬底”为6英寸衬底。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：