[发明专利]在半导体元件表面形成类金刚石碳层的方法

说明书

本发明的在半导体元件表面形成类金刚石碳层的方法，包括：在半导体元件的表面形成一金属过渡层；在所述金属过渡层上形成一碳化金属过渡层；以及在所述碳化金属过渡层上形成一类金刚石碳层。由此制得的类金刚石碳层具有良好的膜基结合力、高致密性、高硬度防刮耐磨性及低热膨胀系数。

技术领域

本发明涉及薄膜材料领域，尤其涉及一种在半导体元件表面形成类金刚石碳层的方法。

背景技术

近年来，由于微电子技术的发展，很多电子元器件需要也满足耐研磨减摩擦和抗腐蚀性能要求。例如，在手机、平板等设备的触控屏幕上，通常需要覆盖一层保护膜来提高硬度、防刮耐磨。现有的类金刚石(Diamond-like Carbon，DLC)膜由于在杨氏模量、硬度、稳定性、热膨胀系数、导电性等方面表现出色，因此现已广泛应用以改善元器件的负荷承载、稳定性和工作寿命。

但是目前DLC的制备工艺繁多，各种工艺制作出来的DLC性能各异而且大部分工艺制作出来的DLC结构松散，抗腐蚀性能较差。例如，美国专利No.6,280,834公开了一种在汽车玻璃基材表面使用离子束沉积-化学气相沉积法(Ion Beam Deposition,ChemicalVapor Deposition,IBD-CVD)法制备DLC膜的方法，其使用C₂H₂气体作为离子源，使用IBD方法沉积DLC，制备的DLC膜含有较多的氢，获得的高硬度SP³键的四面体非晶碳膜(ta-C)结构比例不高，硬度只有10-30Gpa，不能起到很好的防刮耐磨性。

因此，亟待一种改进的在半导体元件表面形成类金刚石碳层的方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种在半导体元件表面形成类金刚石碳层的方法，其具有良好的膜基结合力、高致密性、高硬度防刮耐磨性及低热膨胀系数。

为达到以上目的，本发明提供一种在半导体元件表面形成类金刚石碳层的方法，包括：在半导体元件的表面形成一金属过渡层；在所述金属过渡层上形成一碳化金属过渡层；以及在所述碳化金属过渡层上形成一类金刚石碳层。

较佳地，所述类金刚石碳层通过磁控溅射形成。

较佳地，形成所述类金刚石碳层包括：连接碳靶的阴极的脉冲电源设定为功率2kW～5kW，电压900V～950V，电流2A-5A。

较佳地，偏置电源设定为偏置电源设定为脉冲宽度0.8us～1us，脉冲频率300kHz～350kHz，电压25V～30V，电流0.2A～0.5A。

较佳地，形成所述金属过渡层包括：脉冲宽度0.8us～1us，脉冲频率10kHz～50kHz，电压50V～60V，电流0.2A～0.5A。

较佳地，所述金属过渡层为Ti金属层，所述碳化金属过渡层为TiC层。

较佳地，在形成所述金属过渡层之前还包括清洗并烘干所述半导体。

较佳地，形成所述金属过渡层包括：向真空腔内通入预定流量的氩气并连接金属靶。

较佳地，形成所述类金刚石碳层包括：向真空腔内通入预定流量的甲烷气体。

与现有技术相比，本发明的金属过渡层、碳化金属过渡以及类金刚石碳层分别依次形成在半导体元件的表面，因此，层体覆盖均匀致密，层体之间的膜基结合力提高，由此制成的类金刚石碳层具有高致密性、高硬度防刮耐磨性及低热膨胀系数。

具体实施方式

如上所述，本发明的实质在于提供一种在半导体元件表面形成类金刚石碳层的方法，形成的类金刚石碳层与元件表面之间具有良好的膜基结合力、高致密性、高硬度防刮耐磨性及低热膨胀系数。

本发明的在半导体元件表面形成类金刚石碳层的方法的一个实施例包括以下步骤：