[发明专利]一种套装靶材的制备方法有效

专利信息
申请号: 202010423941.1 申请日: 2020-05-19
公开(公告)号: CN111349897B 公开(公告)日: 2021-03-02
发明(设计)人: 郁彩艳;赵慧玲;白莹;尹延锋 申请(专利权)人: 河南大学
主分类号: C23C14/34 分类号: C23C14/34
代理公司: 郑州优盾知识产权代理有限公司 41125 代理人: 王红培
地址: 475004 河*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 一种 套装 制备 方法
【说明书】:

本发明提供了一种套装靶材的制备方法,包含以下步骤,步骤1,圆形靶材模块制备;步骤2,一个或多个环形陶瓷靶材模块制备,圆形靶材模块的直径和一个或多个环形靶材模块的内径和外径尺寸满足嵌套关系;步骤3,贯通孔制备,在圆形靶材模块和一个或多个环形陶瓷靶材模块的侧部制备贯通孔;步骤4,组合靶材,利用贯通柱将圆形靶材模块和一个或多个环形陶瓷靶材模组装成套装靶材。通过该方法制备的靶材,解决了多部分可组装靶材在PLD设备中的脱落问题,利用不同的激光,同时聚焦于不同的靶材模块,靶材模块的材料不同,实现了PLD的共沉积。

技术领域

本发明涉及制造和处理半导体领域,具体涉及一种套装靶材的制备方法。

背景技术

随着现代科学和技术的发展,薄膜科学已成为近年来迅速发展的学科领域之一,是凝聚态物理学和材料科学的一个重要研究领域。功能薄膜是薄膜研究的主要方面,它不仅具有丰富的物理内涵,而且在微电子、光电子、超导材料等领域具有十分广泛的应用。

长期以来,人们发明了多种制膜技术和方法:真空蒸发沉积、离子束溅射、磁控溅射沉积、分子束外延、金属有机化学气相沉积、溶胶-凝胶法等。上述方法各有优点,并在一些领域得到应用。但由于其各有局限性,仍然不能满足薄膜研究的发展及多种薄膜制备的需要。随着激光技术和设备的发展,特别是高功率脉冲激光技术的发展,脉冲激光沉积(PLD)技术的特点逐渐被人们认识和接受。

脉冲激光沉积(PLD)也被称为脉冲激光烧蚀(Pulsed laser ablation, PLA)。与其它传统的薄膜淀积方法不同,脉冲激光沉积是一种利用激光对物体进行轰击,然后使被轰击区域的物质烧蚀,烧蚀物(ablated materials)择优沿着靶的法线方向传输,形成一个等离子体羽毛状的发光团——羽辉(plume),最后烧蚀物沉积到前方的衬底上,形成沉淀薄膜的一种手段。现有的脉冲沉积设备一般为单脉冲沉积,由一个脉冲激光器、一个光路系统(会聚透镜、激光窗等),沉积系统(真空室、抽真空泵、靶材、靶托、衬底加热台),辅助设备(测控装置、监控装置)等组成,在沉积的过程中,靶材与衬底相对设置,绕各自的轴心自传,靶材被靶托固定,其实成一定角度倾斜放置。

公开号为US6489587B2的美国专利,以两束激光同时分别打在两个单元靶材(以下分别称作A靶,B靶)上,从A, B靶中打出的A, B原子同时到达基板表面,所以在基板上形成均质的AB膜,首次提出了一种使A, B原子是同时到达基板表面,在基板上形成均质的AB膜的多脉冲共沉积技术。但是现有的多激光共沉积使用多个靶材,多个靶材间距离较远,不同靶材的羽辉之间接触面积小,影响了靶材材料以等离子体状态进行反应或充分接触,直接影响均质的AB膜的均匀性。

公开号为CN103668085A的中国专利,放弃了利用PLD共沉积技术获得均质薄膜,利用PLD获得非化学计量比的薄膜与结构上非均质的薄膜。其将圆盘状靶材分为多种不同材料的扇形体;由于靶材是多种不同单元材料构成的多元靶材,绕中心轴旋转时,脉冲激光光束周期性照射在各单元靶材表面,由各单元靶材产生的等离子羽辉在不同的时间到达基板表面,在基板表面形成叠层薄膜。

在上述脉冲激光沉积(PLD)设备和方面中,靶材是一个非常重要的部件。首先,靶材属于消耗性部件,当靶材消耗到一定程度之后就要进行更换,而靶材的纯度要求达到5N(99. 999 % )以上,价格非常昂贵,更换成本很高。目前常用的一种靶材结构为圆形的平板式结构,且为同一种材料制成。现有技术中的PLD靶材无法实现两种以上材料的共沉积以获得高质量的均质薄膜,是制约PLD技术发展的关键瓶颈。

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