[发明专利]高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了面向半导体领域的高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料及其制备方法，解决了传统薄膜材料如阳极氧化层和特氟龙喷涂层的电阻值过高、表面耐磨性较差、化学及耐温性能不够稳定等综合技术难点。此材料采用了先进的阳极层离子源和非平衡磁控溅射两种不同的混合气相沉积技术，通过在现有的非晶态碳基薄膜材料里额外添加硅、氧、钛元素，研发了特殊的工艺参数，制备出成分和结构改良过的特殊多元复合材料，从而满足了客户定制的综合材料性能要求。

技术领域

本发明具体涉及面向半导体领域的高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料及其制备方法。

背景技术

随着10纳米以下半导体元件尺寸的微缩化，其对静电的耐受能力日趋下降，目前行业内正在使用的现有材料，如阳极氧化层和特氟龙涂层，由于其表面电阻值过高，比如在载具或载盘的表面容易形成局部的静电积聚，而这些堆积的静电荷无法及时地被导走，会导致异常放电现场的发生，从而直接损坏造价昂贵的芯片和微电路，其一旦被击穿是不可修复的，只能报废，再重新再加工一块全新的芯片或微电路，那就需要非常高的生产成本和较长的生产周期，从而大大增加了生产加工成本，降低了芯片的产量。新的行业要求静电阻抗不能过高或过低，这一点是传统的材料无法满足的。

半导体行业在生产加工过程中对于生产设备有着非常高的洁净度要求，一些设备组件如治具、载盘、载板，导轨等会定期清洗，经过加热并碱洗之后，阳极氧化层和特氟龙喷涂层会发生膜层剥离，无法继续保证抗静电的功能，因此产生了第二个痛点，要求一种新型材料能具备良好的化学稳定性和热稳定性。

此外，在长期连续的生产过程中，检测治具或设备组件会出现磨损的情况，增加其耐磨性可以降低更换频率，提升生产效率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有材料的不足之处，提供高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料及其制备方法，解决了现有半导体经过加热并碱洗之后，阳极氧化层和特氟龙喷涂层会发生膜层剥离，无法继续保证抗静电功能的问题。

本发明是这样实现的，高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料，所述高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料采用阳极层离子源和非平衡磁控溅射两种不同的混合气相沉积技术制得；

其中，通过阳极层离子源技术用于制备出硬度高、摩擦系数低、表面精细的超耐磨类金刚石碳基薄膜材料，所述非平衡磁控溅射技术用于调整磁控溅射的功率大小，保证调制出特定量的元素成分比例，从而方便合金元素的添加；

所述高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料包括以下按照百分比的原料：碳元素72-78％、硅元素12-18％、氧元素5-10％、钛元素0.5-3.5％。

优选地，所述高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料包括以下按照百分比的原料：碳元素74-76％、硅元素14-16％、氧元素6-8％、钛元素0.8-3％。

优选地，所述高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料包括以下按照百分比的原料：碳元素75％、硅元素15％、氧元素7％、钛元素2％。

优选地，所述高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料添加有硅、氧和钛三种不同的元素，为高阶的含碳、氢、硅、氧、钛的多元薄膜复合材料(a-C:H:Si:O:Ti)，同时具有多种复合结构。

优选地，高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料结构包括：

sp2石墨相结构；

sp3金刚石相结构，其中，sp2石墨相结构和sp3金刚石相结构为原有材料的基础结构；

掺杂了硅和氧之后形成的第二种无定形硅氧(a-Si：O)结构；

添加钛元素形成的第三种非晶态钛链(a-Ti)结构。