一种沉积设备及薄膜电阻均匀性调试方法与流程

1.本发明属于气相沉积技术领域，涉及一种沉积设备及薄膜电阻均匀性调试方法，更具体的，涉及一种改善氧化钒电阻均匀性的沉积设备及其调试方法。


背景技术：

2.红外探测器在吸收红外能量后会产生温度变化，温度的变化引起热敏电阻的阻值变化，将电信号的变化转化为图像信息，即可获得测试对象的温度分布图。氧化钒具有高的电阻温度系数，被广泛应用于红外探测器的热敏电阻层。但是由于钒的氧化物多达13种不同的物相，各物相的性能相差很大且任何一种相的稳定范围又非常窄。因此，制备单一物相的氧化钒是非常困难的。
3.目前用于制备氧化钒薄膜的方法有真空蒸镀法、磁控溅射法、溶胶－凝胶法、化学气相沉积法、脉冲激光沉积法等。磁控溅射法制备的氧化钒薄膜组织致密，对成分的控制性好，且不需要特殊气体参与反应，适合批量生产作业。
4.磁控溅射法制备氧化钒薄膜的过程中利用金属钒靶材与氧气反应生成氧化钒，并且通过调节氧气的流量来调控氧化钒薄膜电阻。然而，在磁控溅射过程中，随着靶材的消耗，氧化钒薄膜的电阻均匀性也逐渐变差，在保养周期未达到之前就需要重新开腔调节，否则会影响到产品的良率。在进行开腔保养之后，需要重新抽底压与烧靶，该方式既浪费了时间又多消耗了靶材寿命，保养后的电阻均匀性也不一定符合要求，甚至要重新开腔调节。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种沉积设备，该设备结构简单，不需要打开腔体在真空环境下就可以实现对氧化钒电阻均匀性的调试，减少了因为开腔造成的靶材和时间的浪费，提高了产品的良率。
6.本发明的另一目的在于提供一种薄膜电阻均匀性调试方法。
7.为实现本发明目的，具体技术方案如下：一种沉积设备，包括真空腔室、溅射电源、磁场装置、靶材和基座，所述磁场装置设置在真空腔室顶部，所述靶材设置在磁场装置底部，所述基座设置在真空腔室的底部，所述靶材和基座相对设置、并与溅射电源分别连接；所述靶材与基座之间的真空腔室内设置气管支撑杆和固定设置在气管支撑杆上的多个气管，所述气管的出气口正对基座，所述气管的进气口与气源连通，每根气管上均设置气体流量控制器。
8.优选地，所述气管支撑杆上设置多个供气管穿过、并与出气管外壁密封设置的出气孔；所述出气孔均匀分布在气管支撑杆上。
9.进一步优选地，所述气管的出气口穿过出气孔，其伸出长度不大于5mm。
10.优选地，所述气管支撑杆水平横置在真空腔室内。
11.优选地，所述气管支撑杆为十字形结构。
12.进一步优选地，所述气管支撑杆为十字形长条片，所述长条片的端部固定在真空腔室的内壁，所述真空腔室的侧壁设置供气管穿过的通孔，所述气管从通孔伸入、从出气孔伸出。
13.进一步优选地，所述气管支撑杆为十字形空心管，所述空心管的端部贯穿真空腔室的侧壁，所述空心管的端部与真空腔室的内壁密封设置，所述出气孔设置在空心管底部，所述气管从空心管的端部伸入、从出气孔伸出。
14.进一步优选地，所述气体支撑杆上设置9个出气孔，一个出气孔设置在十字形结构的中心，十字形结构的四端的气体支撑杆上分别均匀设置两个出气孔。
15.进一步优选地，所述气体支撑杆上相邻出气孔之间间隔4cm，所述出气孔的孔径为6~8mm，气管的外径为6~8mm，气管的内径为2~6mm。
16.本发明还公开了一种薄膜电阻均匀性调试方法，使用上述所述的沉积设备，包括如下步骤：（1）准备待镀膜基底；（2）采用pecvd方式在基底表面上镀氮化硅衬底层；（3）采用磁控溅射技术制备氧化钒薄膜；（4）对氧化钒薄膜进行电阻测试，确认其电阻分布图；（5）根据电阻分布图通过mfc来调节氧气在晶圆表面的分布，表面电阻高的位置降低对应位置气管的气体流量，表面电阻低的位置加大气体流量，在调节气体量流量时，调节前后所有气管的总流量保持不变；（6）重复步骤（1）~（3），并测试氧化钒薄膜的电阻均匀性，至调试合格为止。
17.相对现有技术，本发明的有益效果在于：（1）本发明沉积设备不需要开腔即可调整薄膜的电阻均匀性，避免了因为开腔造成的时间浪费和烧靶造成的靶材浪费。
18.（2）使用本发明沉积方法制备氧化钒薄膜，其电阻均匀性可实时调控，降低了生产过程中的工艺维护成本，提高了产品的良率。
附图说明
19.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1为本发明沉积设备结构示意图。
20.图2为实施例1中气管支撑杆立体结构示意图。
21.图3为实施例1中气管支撑杆和气管立体结构示意图。
22.图4为实施例1中气管支撑杆和气管俯视结构示意图。
23.图5为本发明薄膜电阻均匀性调试方法的工艺流程图。
24.图6为实施例1中步骤（4）的气体流量示意图（a）和电阻分布图（b）。
25.图7为实施例1中步骤（6）的气体流量示意图（a）和电阻分布图（b）。
具体实施方式
26.为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全
面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
27.除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不旨在限制本发明的保护范围。
28.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
29.实施例1如图1~4所示，本实施例公开了一种沉积设备，包括真空腔室1、溅射电源（未示出）、磁场装置6、靶材5和基座3，磁场装置6设置在真空腔室1顶部，靶材5设置在磁场装置6底部，基座3设置在真空腔室1的底部，靶材5和基座3相对设置、并与溅射电源分别连接。
30.本实施例中，靶材5与基座3之间的真空腔室1内横置气管支撑杆4，气管支撑杆4水平横置在真空腔室1内，气管支撑杆4为十字形长条片，长条片的端部固定在真空腔室1的内壁，真空腔室1的侧壁设置刚好供气管7穿过的通孔，长条片上设置9个正对基座3的出气孔8，气管7的一端穿过出气孔8并伸出不超过5mm，气管7的另一端穿过通孔8与气源连接，每根气管7上均设置单独的气体流量控制器。
31.本实施例中，出气孔8均匀分布在长条片上，一个出气孔8设置在十字型结构的中心，十字形结构四端的上分别设置两个出气孔8。相邻出气孔8之间间隔4cm，出气孔8的孔径为6mm，气管7的外径为6mm，气管7的内径为4mm。
32.如图5所示，本实施例还公开了一种使用实施例1中沉积设备的薄膜电阻均匀性调试方法，具体包括如下步骤：（1）准备待镀膜的干净空硅片2；（2）采用pecvd方式在空硅片2表面上镀氮化硅衬底层，厚度为0.6um；（3）采用上述设备制备氧化钒薄膜，工艺参数为：溅射功率500~1000w；溅射时间：300~1000s;溅射温度：100-200℃；氩气流量：90sccm；氧气流量：9sccm，如图6-a所示，每个氧气流量计的流量均为1sccm，沉积压力：6mtorr；（4）使用四探针电阻测试仪，测出49点的电阻分布图及均匀性，如图6-b所示。电阻平均值为221.2kω，均匀性为8.25%(1sigma)，晶圆表面电阻分布为右侧高左侧低；（5）根据电阻分布改变对应位置氧气的流量。电阻高的位置，降低对应位置氧气的流量，反之则加大氧气的流量。如图7-a所示将右侧氧气流量减为0.5sccm，将左侧氧气流量加到1.5sccm，保持氧气总流量不变。
33.（6）重复步骤（1）~（3），测试氧气流量调整后的电阻均匀性，如图7-b所示，电阻平均值为223.4kω，均匀性降到2.44%(1sigma)。晶圆表面电阻较调整之前右侧降低，左侧升高，符合预期。
34.实施例2本实施例提供一种沉积设备，本实施例与实施例1中沉积设备的结构基本相同，不同点在于：气管支撑杆为由空心管组成的十字形结构，所述空心管的端部贯穿真空腔室的侧壁，所述空心管的端部与真空腔室的内壁密封设置，空心管的底部上设置多个朝向基座的出气孔，气管的一端穿过出气孔，气管的另一端穿过空心管的端口与气源连接，每根气管上
均设置单独的气体流量控制器。
35.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的包含范围之内。