[发明专利]一种晶圆级阳极氧化系统及方法

说明书

本申请提供一种晶圆级阳极氧化系统及方法，氧化系统包括控制模块、数字源表、阳极、阴极和电解槽，阳极为位于晶圆上的金属；控制模块与数字源表的第一端相连，用于控制数字源表输出电流；数字源表的第二端和第三端分别连接阳极和阴极，用于向阳极和阴极输入电流，以在阳极和阴极之间形成电场，对阳极金属氧化，数字源表用于测量阳极和阴极之间的电压，电压与阳极氧化形成的氧化膜的厚度基本成线性关系；电解槽中盛有电解液，阳极和阴极位于电解液中。观察阳极和阴极之间的电压变化可以确定阳极氧化膜的厚度，通过控制模块可以随时暂停或开启阳极氧化，实现可控厚度的晶圆级金属阳极氧化，具有稳定性。

技术领域

本申请涉及微纳加工领域，特别涉及一种晶圆级阳极氧化系统及方法。

背景技术

在超导电子学中，Al、Nb和Ti等金属阳极氧化是制备基于约瑟夫森结或其他结构的超导量子器件的关键环节，且随着器件规模的增加，约瑟夫森结数量增加，结性能一致性和成品率成为超导量子器件性能的关键。目前市场上还没有晶圆级的阳极氧化装置的商业化设备及类似半导体制程，晶圆级阳极氧化的稳定性和重复性不高，阳极氧化过程不可控。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种晶圆级阳极氧化系统及方法，观察阳极和阴极之间的电压变化可以确定阳极氧化膜的厚度，通过控制模块可以随时暂停或开启阳极氧化，实现可控厚度的晶圆级金属阳极氧化，具有稳定性。其具体方案如下：

第一方面，本申请提供了一种晶圆级阳极氧化系统，包括：

控制模块、数字源表、阳极、阴极和电解槽，所述阳极为位于晶圆上的金属；

所述控制模块与所述数字源表的第一端相连，用于控制所述数字源表输出电流；

所述数字源表的第二端和第三端分别连接所述阳极和所述阴极，用于向所述阳极和所述阴极输入电流，以及测量所述阳极和所述阴极之间的电压；

所述电解槽中盛有电解液，所述阳极和所述阴极位于所述电解液中。

第二方面，本申请实施例还提供了一种晶圆级阳极氧化方法，应用于晶圆级阳极氧化系统，包括：

根据输入的电流值和输入的阳极金属的面积计算出数字源表输出的电流密度，以便核对所述数字源表向阳极和阴极输入的电流，对阳极的金属氧化；所述阳极和所述阴极位于电解槽中的电解液中；

获取所述数字源表测量得到的所述阳极和所述阴极之间的电压，在电压达到预设值时，控制所述数字源表停止向所述阳极和所述阴极输入电流，终止氧化。

本申请实施例提供了一种晶圆级阳极氧化系统及方法，晶圆级阳极氧化系统包括控制模块、数字源表、阳极、阴极和电解槽，所述阳极为位于晶圆上的金属；所述控制模块与所述数字源表的第一端相连，用于控制所述数字源表输出电流；所述数字源表的第二端和第三端分别连接所述阳极和所述阴极，用于向所述阳极和所述阴极输入电流，以在阳极和阴极之间形成电场，对阳极金属氧化，数字源表还用于测量所述阳极和所述阴极之间的电压，随着阳极氧化形成的氧化膜厚度的增加，阳极和阴极之间的电阻值变大，阳极和阴极之间的电压也变大，电压与阳极氧化形成的氧化膜的厚度基本成线性关系；所述电解槽中盛有电解液，所述阳极和所述阴极位于所述电解液中。通过观察阳极和阴极之间的电压变化可以确定阳极氧化膜的厚度，通过控制模块可以随时暂停或开启阳极氧化，实时监控阳极氧化过程，实现可控厚度等可控过程的晶圆级金属阳极氧化，具有稳定性和重复性，可以降低结损伤，提升器件成品率，为超导电子学、超导量子计算、集成电路等工艺制程中金属氧化提供晶圆级解决方案。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。