[发明专利]一种折射率可调的AlN薄膜的制备设备及方法

说明书

本发明公开了一种折射率可调的AlN薄膜的制备设备和方法，设备包括包括工艺腔体，所述工艺腔体上设置有工艺气体进口和真空吸口，工艺气体进口连接有氮气管道和氩气管道，方法包括如下工艺步骤，S1：编制迟滞回线菜单；S2：上载基片，运行上述迟滞回线菜单；S3：下载基片，绘制迟滞回线菜单；S4：依据迟滞回线，确定反应溅射氮化铝的氮气流量并编制工艺菜单；S5：上载基片，运行工艺菜单；S6：下载基片，测量薄膜光学参数；S7：若未达标，进入步骤S8；若达标，则满足要求，结束。S8：微调氮气流量，形成新的工艺菜单；重复步骤S5‑S7，本发明可以通过精确调控反应溅射中工艺气体的氮气的含量，从而对氮化铝(AlN)的折射率进行调控，以达到设计的需求。

技术领域

本发明属于磁控溅射、反应溅射技术领域，更具体的说涉及一种磁控溅射、反应溅射、折射率可以调控的氮化铝(AlN)薄膜的制备设备及方法。

背景技术

氮化物薄膜具有高的击穿电场、高的热导率、高的电子饱和速率、高的抗辐射能力和宽的禁带宽度的特性。并且因为氮化物薄膜具有宽能隙直接能带结构、高效率可见和紫外光发射的特性，是制作蓝绿发光二极管(LED)和激光二极管(LD)的理想材料，在短波长光发射、光显示器件以及全色光器件方面具有很好的应用前景。尤其是氮化铝具有高热导、高硬度以及良好的介电性质、声学性质和化学稳定性，在机械、光学、光电器件、压电器件、声表面波器件(SAW)、薄膜体声波器件(FABAR)等通讯、功率半导体器件和各种微电子器件领域得到广泛应用。

有多种方法制备氮化铝(AlN)薄膜的制备，如，IBD(Ion Beam Deposition)方法，采用Ar(或者N₂+Ar)离子束轰击AlN(或Al靶材)，沉积(反应沉积)氮化铝(AlN)薄膜；原子层沉积(ALD)制备氮化铝(AlN)薄膜；PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)方法制备氮化铝(AlN)薄膜；磁控反应溅射制备氮化铝(AlN)薄膜。

其中，磁控反应溅射方法由于沉积速率较高、薄膜均匀性好、薄膜质量优越、工艺简单、成本较低等综合因素，在微电子器件制备中应用最广，也最为常见。

光学薄膜的器件应用越来越广泛，种类也越来越多，例如，镀膜眼镜，幕墙玻璃，滤光片，ITO物膜，冷光镜，舞台灯光滤光片，光通信领域的器件和光纤维薄膜器件，红外膜及投影显示，液晶投影显示系统等。

增透膜又称减反射膜，是光学薄膜中应用最广泛的一种类型，他用来减少光学器件表面的反射，增加光的透射。同样反射膜也是光学系统中常见的一种膜层，其作用是使入射光线大部分或接近全部反射达到变更方向或汇聚光能等目的。在增透膜、反射膜的设计和制备中，对于薄膜的折射率的精确度有严格的要求以达到增透和反射光的目的，因此在增透膜、反射膜的制备过程中，通常需要对薄膜的折射率进行精确的调控。

因此，亟需提出一种可以精确调控的氮化铝(AlN)薄膜的折射率的磁控溅射制备方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可以通过精确调控反应溅射中工艺气体的氮气的含量，从而对氮化铝(AlN)的折射率进行调控，以达到设计的需求。

为实现上述目的，本发明提供了包含如下设备和工艺的技术方案：一种折射率可调的AlN薄膜的制备设备，包括包括工艺腔体，所述工艺腔体内设置有靶材和基片台，所述基片台通过导线连接匹配网络，所述匹配网络通过导线连接射频电源，所述工艺腔体上设置有工艺气体进口和真空吸口，真空吸口连接有真空泵，工艺气体进口连接有氮气管道和氩气管道，在所述氮气管道和氩气管道上述设置有气体流量计。

进一步的所述工艺腔体上设置有背板，靶材连接于背板上，背板内设置有冷却管道。

进一步的所述靶材通过背板与靶材电源连接，靶材电源为直流电源、脉冲直流电源、射频电源或HIPIMS电源。

进一步的所述背板后方设置有磁控管。