[发明专利]一种提升金属氧化物薄膜均匀性的磁控溅射腔体

说明书

本发明公开了一种提升金属氧化物薄膜均匀性的磁控溅射腔体，包括腔体，安装在腔体上部的驱动装置、磁性件和靶材，置于腔体内的护板、基片和加热器，安装在腔体侧壁的低温泵；驱动装置和磁性件相连接，靶材置于磁性件的下方，基片通过基座压环安装在加热器上并置于护板围成的空间内，护板安装在靶材与加热器之间，还包括腔体混合进气装置、筛形分气装置和转轴，筛形分气装置安装在腔体内部，腔体的侧壁设置总进气口，腔体混合进气装置通过总进气口与筛形分气装置连通，转轴与加热器连接，用于带动加热器上的基片匀速旋转。本发明通过设置腔体混合进气装置、筛形分气装置和转轴，提高了气体分布均匀性和金属氧化物薄膜均匀性。

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，具体的涉及一种提升金属氧化物薄膜均匀性的磁控溅射腔体。

背景技术

磁控溅射，主要用于金属及金属化合物薄膜的制备，因其镀膜效率高、粘附性好等优点，在半导体领域被广泛应用。磁控溅射通过电场和磁场的共同作用，将离化的惰性气体离子轰击阴极靶材表面，使靶材以原子或分子的形式被溅射下来，沉积在衬底上形成薄膜。

随着MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）技术的发展，不同的器件对薄膜材料的要求各不相同，金属氧化物薄膜材料特别是含有可变价态的金属氧化物薄膜材料，因其关键技术指标——薄膜均匀性没有成熟的制程而受到大规模应用的限制。本申请就是发明了一种新颖的磁控溅射腔体结构，来提升金属氧化物薄膜的均匀性。

在现有技术中，磁控溅射腔体结构包括：电机、磁铁、靶材、低温泵、加热器、护板等。金属氧化物薄膜沉积过程中，磁铁在电机的带动下，以一定的转速旋转，氧气和氩气分两路进入腔体，氩气被离化为氩离子在电场的作用下高速飞向阴极靶材，被溅射出的金属粒子与氧气结合形成金属氧化物沉积在基片表面形核成膜，在此过程中产生的二次电子受到电场和磁场的共同作用继续轰击靶材来提升溅射率。其中护板对腔体进行保护，避免将靶材材料溅射到腔体上而污染腔体；低温泵保持腔体内所需要的真空度；加热器对基片进行加热，加速粒子间的反应。

现有技术的缺点是由于氧气和氩气分两路进入腔体，氧气在腔体中分布不均匀；另外从靶材溅射下来的粒子方向不统一，在基片上同一区域同一时刻会有来自不同方向的粒子堆叠，所以金属氧化物薄膜的均匀性较差。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种提升金属氧化物薄膜均匀性的磁控溅射腔体，具体技术方案如下：

一种提升金属氧化物薄膜均匀性的磁控溅射腔体，包括腔体，安装在腔体上部的驱动装置、磁性件和靶材，置于腔体内的护板、基片和加热器，安装在所述腔体侧壁的低温泵；所述驱动装置和磁性件相连接，所述靶材置于磁性件的下方，所述基片通过基座压环安装在加热器上并置于护板围成的空间内，所述护板安装在靶材与加热器之间，还包括腔体混合进气装置、筛形分气装置和转轴，所述筛形分气装置安装在腔体内部，所述腔体的侧壁设置总进气口，腔体混合进气装置通过总进气口与筛形分气装置连通，所述转轴与加热器连接，用于带动加热器上的基片匀速旋转；所述腔体混合进气装置包括流量控制器、气体混合管道和气体分路管道，流量控制器分别控制氩气和氧气的流量，氩气和氧气进入气体混合管道混合后经由气体分路管道和进气口进入筛形分气装置。

进一步地，所述筛形分气装置由外环进气口、外环、内环和内圆面组成，所述总进气口与外环进气口连通，所述外环上设置与内环连通的外环出气管，所述内环上均匀设置与内圆面连通的内环出气孔，所述内环出气孔与外环出气管在气流方向上错开设置，所述内圆面上均匀设置若干圆孔，呈筛网状。

优选地，所述转轴转速为1.5r/min~4r/min。

进一步地，所述驱动装置为电机。