一种薄膜制备方法和设备

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，特别涉及一种薄膜制备方法和设备。

背景技术

磁控溅射是物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)的一种。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。因此，在薄膜制备中得到了广泛的应用。

磁控溅射的工作原理是指在靶材表面建立正交的电场和磁场，镀膜时通入的氩气在电场作用下电离成氩离子和电子，其中电子受磁场束缚以螺旋摆线运动，增加了和氩气碰撞电离的几率，电离后的氩离子在电场加速下以高能量轰击靶材表面，使靶材分子或原子从表面溅射出，沉积到基底表面，以实现在基底表面的镀膜。

然而由于溅射粒子具有较高的能量，对基底具有一定的轰击效应，可能造成基底已有膜层的损伤。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种薄膜制备方法和设备，减少在薄膜制备过程中对基底已有膜层的损伤。

为实现上述目的，本申请有如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种薄膜制备方法，包括：

提供基底和靶材；所述基底正对所述靶材设置；

在所述基底和靶材之间设置空腔；

在所述靶材正对所述基底的一侧建立正交的电场和磁场；

向所述靶材正对所述基底的一侧通入氩气，以在所述电场作用下将所述氩气电离成氩离子和电子；所述氩离子在磁场作用下轰击所述靶材，以使所述靶材发生溅射产生溅射粒子；

向所述空腔内通入第一气体，以使所述溅射粒子与所述第一气体碰撞后沉积在所述基底上。

可选地，所述第一气体为惰性气体。

可选地，所述空腔具有两侧开口；

所述空腔的第一侧开口正对所述靶材设置；所述溅射粒子和所述第一气体通过所述第一侧开口进入所述空腔；

所述空腔的第二侧开口正对所述基底设置；所述溅射粒子经所述第一气体碰撞后经所述第二侧开口沉积在所述基底上。

可选地，所述空腔具有三侧开口；

所述空腔的第一侧开口正对所述靶材设置；所述溅射粒子通过所述第一侧开口进入所述空腔；

所述空腔的第二侧开口正对所述基底设置；所述溅射粒子经所述第一气体碰撞后经所述第二侧开口沉积在所述基底上；

所述空腔的第三侧开口接第一气体源；所述第一气体源输送的所述第一气体通过所述第三侧开口进入所述空腔与所述溅射粒子碰撞。

可选地，所述空腔具有四侧开口；

所述空腔的第一侧开口正对所述靶材设置；所述溅射粒子通过所述第一侧开口进入所述空腔；

所述空腔的第二侧开口正对所述基底设置；所述溅射粒子经所述第一气体碰撞后经所述第二侧开口沉积在所述基底上；

所述空腔的第三侧开口接第一气体源；所述第一气体源输送的所述第一气体通过所述第三侧开口进入所述空腔与所述溅射粒子碰撞；

所述空腔的第四侧开口接抽气设备；所述第一气体经所述抽气设备由所述第四侧开口抽出。

第二方面，本申请实施例提供了一种薄膜制备设备，包括：

磁控溅射靶座，用于放置所述靶材；

磁控溅射基台座，用于放置所述基底；所述磁控溅射靶座正对所述磁控溅射基台座设置；

设置在所述磁控溅射靶座和所述磁控溅射基台座之间的空腔；

电场和磁场发射装置，用于在所述靶材正对所述基底的一侧建立正交的电场和磁场；

氩气源，用于向所述靶材正对所述基底的一侧通入氩气，以在所述电场作用下将所述氩气电离成氩离子和电子；所述氩离子在磁场作用下轰击所述靶材，以使所述靶材发生溅射产生溅射粒子；

第一气体源，连接所述空腔，用于向所述空腔内通入第一气体，以使所述溅射粒子与所述第一气体碰撞后沉积在所述基底上。

可选地，所述空腔具有两侧开口；

所述空腔的第一侧开口正对所述靶材设置；所述溅射粒子和所述第一气体通过所述第一侧开口进入所述空腔；

所述空腔的第二侧开口正对所述基底设置；所述溅射粒子经所述第一气体碰撞后经所述第二侧开口沉积在所述基底上。

可选地，所述空腔具有三侧开口；

所述空腔的第一侧开口正对所述靶材设置；所述溅射粒子通过所述第一侧开口进入所述空腔；

所述空腔的第二侧开口正对所述基底设置；所述溅射粒子经所述第一气体碰撞后经所述第二侧开口沉积在所述基底上；

所述空腔的第三侧开口接第一气体源；所述第一气体源输送的所述第一气体通过所述第三侧开口进入所述空腔与所述溅射粒子碰撞。

可选地，所述空腔具有四侧开口；

所述空腔的第一侧开口正对所述靶材设置；所述溅射粒子通过所述第一侧开口进入所述空腔；

所述空腔的第二侧开口正对所述基底设置；所述溅射粒子经所述第一气体碰撞后经所述第二侧开口沉积在所述基底上；

所述空腔的第三侧开口接第一气体源；所述第一气体源输送的所述第一气体通过所述第三侧开口进入所述空腔与所述溅射粒子碰撞；

所述空腔的第四侧开口接抽气设备；所述第一气体经所述抽气设备由所述第四侧开口抽出。

可选地，所述第一侧开口和所述第二侧开口由多个开孔组成。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：

本申请实施例提供了一种薄膜制备方法和设备，包括：提供基底和靶材，基底正对靶材设置，在基底和靶材之间设置空腔，在靶材正对基底的一侧建立正交的电场和磁场；向靶材正对基底的一侧通入氩气，以在电场作用下将氩气电离成氩离子和电子；氩离子在磁场作用下轰击靶材，以使靶材发生溅射产生溅射粒子；向空腔内通入第一气体，以使溅射粒子与第一气体碰撞后沉积在基底上。由于溅射粒子经与第一气体碰撞后，溅射粒子的能量被降低，继而降低了其对基底的轰击效应，减少了对基底已有膜层的损伤。

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。

图1示出了本申请实施例提供的一种薄膜制备方法的流程图；

图2示出了本申请实施例提供的一种薄膜制备设备的示意图；

图3示出了本申请实施例提供的又一种薄膜制备设备的示意图；

图4示出了本申请实施例提供的另一种薄膜制备设备的示意图；

图5示出了本申请实施例提供的再一种薄膜制备设备的示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术中的描述，磁控溅射是物理气相沉积(Physical VaporDeposition，PVD)的一种。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。因此，在薄膜制备中得到了广泛的应用。

磁控溅射的工作原理是指在靶材表面建立正交的电场和磁场，镀膜时通入的氩气在电场作用下电离成氩离子和电子，其中电子受磁场束缚以螺旋摆线运动，增加了和氩气碰撞电离的几率，电离后的氩离子在电场加速下以高能量轰击靶材表面，使靶材分子或原子从表面溅射出，沉积到基底表面，以实现在基底表面的镀膜。

然而由于溅射粒子具有较高的能量，对基底具有一定的轰击效应，可能造成基底已有膜层的损伤。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种薄膜制备方法和设备，包括：提供基底和靶材，基底正对靶材设置，在基底和靶材之间设置空腔，在靶材正对基底的一侧建立正交的电场和磁场；向靶材正对基底的一侧通入氩气，以在电场作用下将氩气电离成氩离子和电子；氩离子在磁场作用下轰击靶材，以使靶材发生溅射产生溅射粒子；向空腔内通入第一气体，以使溅射粒子与第一气体碰撞后沉积在基底上。由于溅射粒子经与第一气体碰撞后，溅射粒子的能量被降低，继而降低了其对基底的轰击效应，减少了对基底已有膜层的损伤。

为了便于理解，下面结合附图对本申请实施例提供的一种器件的制造方法进行详细的说明。

参见图1所示，为本申请实施例提供的一种薄膜制备方法的示意图，参见图2所示，为本申请实施例提供的一种薄膜制备设备的示意图，该方法可以包括以下步骤：

S101：提供基底和靶材；所述基底正对所述靶材设置。

本申请实施例中，薄膜可以形成于基底103上，基底103为其表面形成的薄膜提供支撑，基底103可以为玻璃基底或柔性基底等。靶材101为溅射在基底103上形成各种功能薄膜的溅射源，其可以根据需要形成薄膜的种类来确定，本申请实施例在此不作具体限定，具体可由本领域技术人员根据实际情况进行设置。

参考图2所示，基底103可以正对靶材101设置，以便在进行磁控溅射后，靶材溅射的粒子可以直接沉积在基底103表面形成薄膜。

S102：在所述基底和靶材之间设置空腔；

S103：在所述靶材正对所述基底的一侧建立正交的电场和磁场；

S104：向所述靶材正对所述基底的一侧通入氩气，以在所述电场作用下将所述氩气电离成氩离子和电子；所述氩离子在磁场作用下轰击所述靶材，以使所述靶材发生溅射产生溅射粒子；

S105：向所述空腔内通入第一气体，以使所述溅射粒子与所述第一气体碰撞后沉积在所述基底上。

参考图2所示，可以在基底103和靶材101之间设置一个空腔104，可选地，空腔104可以具有两侧开口，空腔104的第一侧开口105正对靶材104设置，当在基底103的表面建立了正交的电场和磁场后(图中未示出)，通过氩气源111向靶材101正对基底103的一侧通入氩气，以在电场作用下将氩气电离成氩离子和电子，氩离子在磁场作用下轰击靶材101，以使101靶材发生溅射产生溅射粒子，并利用第一气体源110向空腔104内通入第一气体，以使溅射粒子与第一气体碰撞后沉积在基底103上。

需要说明的是，本申请实施例在此不对电场强度、磁场强度、气体流量等作具体限定，具体可由本领域技术人员根据实际情况进行设定，可选地，本申请实施例提供的第一气体可以为氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氪气(Kr)、氙气(Xe)等惰性气体中的一种或多种。

可选地，溅射粒子和第一气体通过第一侧开口105进入空腔104，由于溅射粒子和第一气体会在空腔104内不断发生碰撞，溅射粒子的能量被降低。

空腔104的第二侧开口106正对基底103设置，溅射粒子经第一气体碰撞后经第二侧开口106沉积在基底103上，由于溅射粒子在空腔104内与第一气体碰撞能量被降低，从而降低了对基底103的轰击效应，减少了对基底103的损伤。

可选地，参见图3所示，空腔104具有三侧开口；

空腔的第一侧开口105正对靶材101设置，溅射粒子通过第一侧开口105进入空腔104；

空腔的第二侧开口106正对基底103设置，溅射粒子经第一气体碰撞后经第二侧开口106沉积在基底103上；

空腔的第三侧开口107接第一气体源110；第一气体源110输送的第一气体通过第三侧开口107进入空腔104与溅射粒子碰撞。

可选地，参见图4所示，空腔104具有四侧开口；

空腔104的第一侧开口105正对靶材101设置；溅射粒子通过第一侧开口105进入空腔104；

空腔104的第二侧开口106正对基底103设置；溅射粒子经第一气体碰撞后经第二侧开口106沉积在基底103上；

空腔104的第三侧开口107接第一气体源110；第一气体源110输送的第一气体通过第三侧开口107进入空腔104与溅射粒子碰撞；

空腔104的第四侧开口108接抽气设备112；第一气体经抽气设备112由第四侧开口108抽出。

从而第一气体在空腔104内可以形成一个薄的气层，溅射粒子需要经过薄的气层沉积到基底103上，在此过程中，溅射粒子被薄气层中的第一气体不断碰撞，通过气层后的粒子能量被降低，从而降低了对基底103的轰击效应，减少了对基底103的损伤。

可选的，参见图5所示，第一侧开口105和第二侧开口106可以由多个开孔组成。

本申请提供了一种薄膜制备方法，包括：提供基底和靶材，基底正对靶材设置，在基底和靶材之间设置空腔，在靶材正对基底的一侧建立正交的电场和磁场；向靶材正对基底的一侧通入氩气，以在电场作用下将氩气电离成氩离子和电子；氩离子在磁场作用下轰击靶材，以使靶材发生溅射产生溅射粒子；向空腔内通入第一气体，以使溅射粒子与第一气体碰撞后沉积在基底上。由于溅射粒子经与第一气体碰撞后，溅射粒子的能量被降低，继而降低了其对基底的轰击效应，减少了对基底已有膜层的损伤。

参见图2所示，为本申请实施例提供的一种薄膜制备设备的示意图，包括：

磁控溅射靶座100，用于放置所述靶材101；

磁控溅射基台座102，用于放置所述基底103；所述磁控溅射靶座100正对所述磁控溅射基台座102设置；

设置在所述磁控溅射靶座100和所述磁控溅射基台座102之间的空腔104；

电场和磁场发射装置(图中未示出)，用于在所述靶材101正对所述基底100的一侧建立正交的电场和磁场；

氩气源111，用于向所述靶材101正对所述基底103的一侧通入氩气，以在所述电场作用下将所述氩气电离成氩离子和电子；所述氩离子在磁场作用下轰击所述靶材101，以使所述靶材101发生溅射产生溅射粒子；

第一气体源110，连接所述空腔104，用于向所述空腔104内通入第一气体，以使所述溅射粒子与所述第一气体碰撞后沉积在所述基底103上。

可选地，所述空腔具有两侧开口；

所述空腔的第一侧开口正对所述靶材设置；所述溅射粒子和所述第一气体通过所述第一侧开口进入所述空腔；

所述空腔的第二侧开口正对所述基底设置；所述溅射粒子经所述第一气体碰撞后经所述第二侧开口沉积在所述基底上。

可选地，所述空腔具有三侧开口；

所述空腔的第一侧开口正对所述靶材设置；所述溅射粒子通过所述第一侧开口进入所述空腔；

所述空腔的第二侧开口正对所述基底设置；所述溅射粒子经所述第一气体碰撞后经所述第二侧开口沉积在所述基底上；

所述空腔的第三侧开口接第一气体源；所述第一气体源输送的所述第一气体通过所述第三侧开口进入所述空腔与所述溅射粒子碰撞。

可选地，所述空腔具有四侧开口；

所述空腔的第一侧开口正对所述靶材设置；所述溅射粒子通过所述第一侧开口进入所述空腔；

所述空腔的第二侧开口正对所述基底设置；所述溅射粒子经所述第一气体碰撞后经所述第二侧开口沉积在所述基底上；

所述空腔的第三侧开口接第一气体源；所述第一气体源输送的所述第一气体通过所述第三侧开口进入所述空腔与所述溅射粒子碰撞；

所述空腔的第四侧开口接抽气设备；所述第一气体经所述抽气设备由所述第四侧开口抽出。

可选地，所述第一侧开口和所述第二侧开口由多个开孔组成。

本申请实施例提供了一种薄膜制备设备，利用该设备实施提供基底和靶材，基底正对靶材设置，在基底和靶材之间设置空腔，在靶材正对基底的一侧建立正交的电场和磁场；向靶材正对基底的一侧通入氩气，以在电场作用下将氩气电离成氩离子和电子；氩离子在磁场作用下轰击靶材，以使靶材发生溅射产生溅射粒子；向空腔内通入第一气体，以使溅射粒子与第一气体碰撞后沉积在基底上。由于溅射粒子经与第一气体碰撞后，溅射粒子的能量被降低，继而降低了其对基底的轰击效应，减少了对基底已有膜层的损伤。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，虽然本申请已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。