[发明专利]一种解决磁控溅射生长氧化钒薄膜颗粒的工艺方法

说明书

本发明公开了一种解决磁控溅射生长氧化钒薄膜颗粒的工艺方法，针对由于高价态氧化钒掉落衬底导致氧化钒薄膜良率不达标的问题，提供了以下技术方案，步骤1，将衬底从真空室中移出，气嘴停止供氧气；步骤2，利用溅射电源，向靶材施加高频电力，以使靶材向真空室内溅射钒离子；步骤3，利用外力，将步骤2中的钒离子引导朝向真空室内的屏蔽件和气嘴的方向移动，并使钒离子附着在屏蔽件和气嘴上。利用纯钒的粘性，使高价态的氧化钒在气嘴和屏蔽件上固定牢固，不易掉落至氧化钒薄膜上，从而使氧化钒薄膜的钒元素的含量在可控的范围内，提高氧化钒薄膜的良率。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，更具体地说，它涉及一种解决磁控溅射生长氧化钒薄膜颗粒的工艺方法。

背景技术

红外焦平面探测器是热成像系统的核心部件，是探测、识别和分析物体红外信息的关键部件。作为感知红外辐射与输出信号间的桥梁，热敏感元件则是红外探测器的核心部件。目前，红外探测器的热敏元件主流材料以氧化钒为主。氧化钒薄膜是属于半导体热敏薄膜的种类，因此，氧化钒薄膜可基于半导体制造工艺进行大规模生产。

现有技术中，利用物理气相沉积设备，参见图1，物理气相沉积设备包括真空室1、屏蔽件5、向真空室1内供氧气的气嘴6、用于使氧化钒薄膜成型的衬底2、靶材3和溅射电源4，屏蔽件5、气嘴6、衬底2、靶材3和溅射电源4均设置于真空室1的内部。衬底2沿水平方向设置并固定连接于真空室1的底部，气嘴6、靶材3和溅射电源4均设置于衬底2的上方，溅射电源4使靶材3朝向垂直于衬底2的上表面的方向溅射钒离子。基于磁控溅射的原理，将从靶材溅射出的钒离子与氧气反应成为低价态氧化钒，低价态氧化钒粘附在衬底，在衬底形成氧化钒薄膜。

在氧化钒薄膜不断的生长过程中，屏蔽件和气嘴上沉积的氧化钒晶粒不断地被氧化生成更高价态的氧化钒晶粒，由于高价态的氧化钒晶粒的黏附性差，易从屏蔽件和气嘴上脱落，从而掉在衬底表面，导致氧化钒薄膜的良品率达不到要求，因此，具有改进的空间。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种解决磁控溅射生长氧化钒薄膜颗粒的工艺方法，具有防止高价态的氧化钒掉落至衬底，从而保证氧化钒薄膜的良率的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种解决磁控溅射生长氧化钒薄膜颗粒的工艺方法，包括以下步骤：

步骤1，将衬底从真空室中移出，气嘴停止供氧气；

步骤2，利用溅射电源，向靶材施加高频电力，以使所述靶材向真空室内溅射钒离子；

步骤3，利用外力，将步骤2中的所述钒离子引导朝向真空室内的屏蔽件和气嘴的方向移动，并使所述钒离子附着在屏蔽件和气嘴上。

采用上述技术方案，利用纯钒的黏附性,钒离子粘附在屏蔽件和气嘴与高价态的氧化钒颗粒之间，增强高价态的氧化钒颗粒与屏蔽件和气嘴之间的粘附力，减少高价态的氧化钒颗粒掉落衬片上的风险，从而提高氧化钒薄膜的良率。利用外力，帮助钒离子转变运动的方向，使钒离子更好地粘附在屏蔽件和气嘴上，减少靶材的浪费，降低成本。衬底从真空室中移出，避免衬底上落有纯钒，从而在氧化钒颗粒固定好后，避免衬底上的纯钒降低氧化钒薄膜的良率。气嘴停止供氧气，保证真空室中充满钒离子，从而形成纯钒，提高氧化钒颗粒固定的效率。

进一步，利用磁场，运动的所述钒离子在磁场内穿行即可产生外力。

采用上述技术方案，根据磁场对运动电荷产生洛伦兹力的原理，钒离子本身带有正电荷，运动的钒离子在磁场中受到洛伦兹力，即可实现钒离子运动方向的改变，从而实现钒离子朝向气嘴和屏蔽件移动。

进一步，所述磁场的磁感线的方向垂直于钒离子的溅射方向。

采用上述技术方案，根据判断洛伦兹力方向的左手定律，当带电的钒离子朝垂直于磁感线的方向运动时，钒离子方可受到洛伦兹力，实现钒离子运动方向的有效地改变。