[发明专利]一种薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种薄膜及其制备方法和应用。该薄膜包括衬底以及沉积于所述衬底表面的具有图形化的DLC层。本发明的薄膜可以具有高精度、复杂化的DLC图形，且能够大规模化生产。

技术领域

本发明属于半导体芯片领域，具体涉及一种薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

类金刚石(Diamond like carbon，简称DLC)薄膜是一种含有一定量金刚石键(sp³)的非晶碳的亚稳态类型的薄膜，薄膜主要成分为碳，其中的碳原子之间以共价键的方式键合，具有高红外透过率、高硬度、低摩擦系数、高耐腐蚀性、高电阻率、高热导率，高化学稳定性等优异性能在功率半导体芯片制造领域有许多应用。制备类金刚石薄膜的方法很多，根据制备机理可以分为两大类：化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)。常用的物理气相沉积方法有离子束沉积、过滤式真空阴极弧(FCVA)技术、脉冲激光沉积(PLD)技术、磁控溅射等，常用的化学气相有等离子体化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积(PECVD)与电子回旋共振化学气相沉积，根据使用的电源不同又分为直流式和射频式。

因为DLC的优异性能，近年来得到人们的极大关注，成为重要的研究热点之一。功率半导体芯片制造领域已有报导采用DLC做钝化保护材料。DLC薄膜沉积的方式是各向异性的，而且DLC厚度一般在数十纳米至数千纳米之间，但是只能沉积整面的DLC薄膜，而无法形成图形化的DLC的薄膜。因此如何实现该类材料的图形化仍是一个亟待解决的技术难题。

目前沉积图形化DLC的的方法是利用与目标图形相同的挡板贴合在衬底上，挡板和衬底同时沉积DLC，完成后移除挡板，未被挡板遮住的部分沉积DLC，遮住的部分没有沉积DLC，实现DLC薄膜图形化的目的。该方法的缺点是：1、挡板与衬底无法实现精确对准，2、挡板的图形不能太复杂，3、挡板具有一定厚度影响DLC沉积工艺，4、该方法不适合大规模化生产。上述缺点限制了该方法在高精度、复杂图形、大规模化生产方面的应用。

发明内容

本发明针对现有的上述技术问题，提供一种薄膜及其制备方法，本发明的薄膜具有高精度、复杂化的图形化的DLC层，而且该方法能够大规模化生产。

本发明第一方面提供了一种薄膜，包括衬底以及沉积于所述衬底表面的具有图形化的DLC层。

根据本发明所述的薄膜的一些实施方式，所述衬底的材质为半导体材料；优选选自硅、碳化硅、氮化镓和砷化镓。

根据本发明所述的薄膜的一些实施方式，所述DLC层的厚度为20-500nm。例如20nm、50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm，以及它们之间的任意值。

本发明第二方面提供了一种上述的薄膜的制备方法，包括：

(A)在衬底表面形成与目标图形互补的图形化光刻胶层，得到具有图形化光刻胶层的衬底；

(B)将所述具有图形化光刻胶层的衬底进行沉积DLC，得到沉积有DLC层的衬底；

(C)将所述沉积有DLC层的衬底进行去除光刻胶处理。

在本发明中，“与目标图形互补的图形化光刻胶”是指需要沉积DLC的区域(也即目标图形DLC区域)无光刻胶，其它区域覆盖光刻胶。

根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，在步骤(B)中，所述沉积DLC的方法为平板电容器耦合式RF-PECVD法。

在本发明中，RF-PECVD法的典型结构如图1所示，衬底放置在冷却板上，腔体抽真空，工艺气体流经管路和气体喷淋头喷入腔体，真空调节阀自动调整腔体内压强；喷入的烷烃类气体经13.56Mhz射频源激励下分解，因为两极板面积不同，离子和电子的运动速率也不同，因此，极板间存在一定的负偏压，等离子体在负偏压的作用下高速轰击衬底材料，在衬底表面沉积类金刚石膜；沉积过程中冷却板不断冷却控制衬底温度，衬底温度不超过300℃。