[发明专利]用于沉积电绝缘层的方法

说明书

发明领域

本发明涉及借助于一个或多个电弧源来制备电绝缘层的方法，其中 在靶表面上不产生或仅产生小的磁场以辅助蒸发过程。特别是该方法涉 及制备氧化物和涉及至少一个电弧源在含氧气氛中运行。

定义

·在由说明书、附图和权利要求组成的本申请范围内，“小”磁场意 指3-50高斯(包括该两个限值)，优选5-25高斯(包括该两个限 值)的磁场。

·在由说明书、附图和权利要求组成的本申请范围内，“低”导电或 “较低”导电的材料意指其导电率低于金属或金属合金的导电 率的材料。

·在由说明书、附图和权利要求组成的本申请范围内，“基本”垂直 于靶表面的磁场意指其平行于靶表面的分量(Komponent)即 径向分量小于垂直于靶表面的分量：所产生的场矢量与靶表面 的面法线呈小于45°角。该径向场分量也可为零，于是场矢量 与面法线重合。

·在由说明书、附图和权利要求组成的本申请范围内，基本呈轴向 极化的线圈意指其轴与其中心的靶表面的面法线呈小于45°角 的线圈。

·由线圈组成的具有“类似于”靶周边的几何结构的磁系统意指这样 一种磁系统，即从靶表面上方看其在靶表面内和/或靶表面外 和沿其周边范围分布，从侧向看至少部分在靶边缘下方和/或 至少部分在靶边缘上方和/或至少部分与靶边缘等高排列。

现有技术

用至今的现有技术的电弧法，在含氧气氛中，特别是纯氧中的火花 源仅可非常差地或完全不能以对工业实践有用的方式运行。例如应用已 知的其磁场设计使火花呈基本上圆形轨道的电弧源时表明，该靶表面由 厚氧化物层覆盖，并且该涂覆工艺是不稳定的。在靶表面上火花呈紧缩 运行(即该火花在靶的不断变小的面上运行)的靶表面和未经利用的靶 表面会被强烈氧化。这首先导致剧烈的溅射物形成，并最终导致不稳定 性和火花熄灭。

用惰性气体吹扫的电弧靶和反应性气体在接近基材表面注入的方法 过程由于大的装置技术耗费不是在任何情况下均可应用，并且也不总会 成功，因为在太高的惰性气体浓度下例如会发生由金属和原本不需要的 金属化合物组成的混合物的沉积。

解决该问题的另一可能性是使火花流(Funkenstrom)呈脉冲，其可 通过如CH 00518/05和CH 1289/2005所述的同时设置直流电流供应源和 脉冲电流供应源或通过设置各个脉冲电流供应源实现。如果其在氧气氛 中运行，并在方法中用绝缘层覆盖其表面，则以此方式也可连续和稳定 运行多个电弧源。但用于直流供应源需要附加的脉冲电流供应源或专用 的相应较昂贵的可在基流(Grundstrom)上重叠合适的脉冲电流模式的单 个发电机。

在导电层如TiN、AlTiN、AlCrN等沉积时，早就已知，在不断增加 的平行于表面运行的磁场下该微滴密度下降，而在垂直于靶表面取向的 场线下趋于发射较大的大颗粒。在CH 00729/06)和WO 2004/057642中 公开了具有基本上平行于表面的场线或小的垂直磁场分量的电弧源的 实例。

此外，由DE 4223592(Hovsepian)已知，为使微滴数最少化和靶产率 的最佳化，可通过在靶表面内或靶表面上电弧电流产生的本征磁场将外 磁场调节到不超过10高斯(＝10^-3特斯拉)的各个值。例如可通过靶和电 流源之间所接的线圈来实现。另外，该蒸发器的效率可通过磁线圈的电 感来稳定，并同时提高等离子体形成。

在US 6334405中提出一种完全不同的具有基本上垂直于靶表面的 场线导向的装置。其中该产生场的线圈或磁环被配置在载体表面相同高 度或在配置靶表面之前。与上述方法相比，其同时还应用明显更强的磁 场。

从至今的现有技术尚未知晓的是，在针对制备绝缘层或氧化物层的 火花蒸发方面使磁场最佳化，以使也在靶表面上形成至少暂时绝缘的或 至少导电性差的层区。沉积这种层的电弧法至今由于所述困难仍未用于 工业中，从现有技术看也仅在个别情况提到。