[发明专利]一种薄膜沉积装置及薄膜沉积方法

说明书

本申请公开了一种薄膜沉积装置及薄膜沉积方法，该薄膜沉积装置包括沉积腔室和位于沉积腔室内相对设置的靶材托架、基片台，靶材托架用于承载沉积目标薄膜所需的靶材，基片台用于承载待沉积目标薄膜的基片，在靶材和基片之间施加预设电压后，使通入沉积腔室内的氩气被电离为等离子体，从而轰击靶材托架上的靶材，使靶材沉积到基片上形成目标薄膜；同时，在沉积腔室的侧壁上设置有电子枪，且电子枪的枪口指向基片台表面，并与基片台表面倾斜相对，用于在目标薄膜覆盖基片后，向基片上沉积的目标薄膜发射电子束，减少或消除目标薄膜中预设晶向的晶粒，使目标薄膜中晶向取向趋于一致，制备得到高质量的单晶薄膜。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种薄膜沉积装置及薄膜沉积方法。

背景技术

20世纪80年代，扫描隧道显微镜和原子力显微镜的相继发明，使人们能够在0.1至100纳米尺度（厚度或长度）的水平上对物质和材料进行研究处理，纳米技术因此逐步兴起，并广泛应用于新能源、电子计算机等多个领域。

纳米尺度的薄膜材料不仅可以极大程度上减少耗材的使用，降低成本，而且能够有效缩小材料的应用体积，降低器件尺寸，提升集成密度。1988年，法国科学家Albert Fert和德国科学家Peter Grünberg利用分子束外延技术制备多层金属膜结构并发现巨磁阻效应（2007年诺贝尔物理学奖），大幅提升了硬盘读头的灵敏度。但是，由于分子束外延技术生长速率慢，对真空度要求高等因素限制，难以进行大规模薄膜生产。后来，IBM公司的StuartParkin教授利用磁控溅射沉积技术成功地将巨磁阻效应推广到工业应用，使硬盘的存储密度提高了约1000倍。

受益于纳米薄膜制备加工技术，信息存储和计算机芯片领域快速发展并壮大起来，成为了当今世界科技创新的潮头。但是，现阶段由于半导体制程技术的物理极限，摩尔定律已经接近达到瓶颈。除了持续研究新的材料体系和探索精细准确的加工工艺以外，制备高质量的薄膜材料也能够在一定程度上推动信息器件领域的发展。

目前，工业实际生产过程中大多应用磁控溅射等物理气相沉积（PVD）技术进行薄膜制备。磁控溅射技术具有沉积均匀区面积大、沉积速度快、基片衬底温升低、薄膜厚度均匀、重复性高、致密性好等优点。

然而，现有的磁控溅射薄膜沉积方法却很难制备出高质量的单晶薄膜，单晶薄膜是指薄膜内部晶向取向一致，没有其他晶向取向的薄膜。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种薄膜沉积装置及薄膜沉积方法，以制备出高质量的单晶薄膜。

为实现上述目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种薄膜沉积装置，包括：

沉积腔室，所述沉积腔室设置有功能气体入口，用于通入功能气体，所述功能气体包括氩气；

靶材托架，设置于所述沉积腔室内，用于承载沉积目标薄膜所需的靶材；

基片台，设置于所述沉积腔室内，并与所述靶材托架相对设置，用于承载待沉积目标薄膜的基片，以在所述靶材和所述基片之间施加预设电压后，所述氩气被电离为等离子体，从而轰击所述靶材托架上的靶材，使所述靶材沉积到所述基片上形成目标薄膜；

电子枪，设置于所述沉积腔室的侧壁上，所述电子枪的枪口指向所述基片台表面，并与所述基片台表面倾斜相对，所述电子枪用于在所述目标薄膜覆盖所述基片后，向所述基片上沉积的目标薄膜发射电子束，减少或消除所述目标薄膜中预设晶向的晶粒，使所述目标薄膜为单晶薄膜。

可选的，所述薄膜沉积装置还包括：

挡板，设置于所述沉积腔室内，当所述挡板关闭时，所述挡板遮挡所述基片台上的基片，当所述挡板打开时，所述挡板裸露所述基片台上的基片。

可选的，所述薄膜沉积装置还包括：

过渡腔室，所述过渡腔室与所述沉积腔室相连通，以通过所述过渡腔室将所述基片放置在所述沉积腔室内的基片台上。