一种高性能铁磁性溅射靶材的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高性能铁磁性溅射靶材，属于磁控溅射技术领域。
【背景技术】
[0002]磁控溅射技术是利用磁场控制辉光放电产生的等离子体来轰击出靶材表面的粒子并使其沉积到基片表面的一种技术，制备的薄膜致密度高、附着力强，是半导体领域制备金属电子薄膜的主要方法之一。
[0003]磁控溅射可用于沉积高质量磁性薄膜来制造磁性元器件。但是，对于高导磁性靶材，特别是Fe、Co、Ni及合金等高饱和磁感应强度的靶材，由于材料具有对磁场屏蔽的作用，往往很难发生溅射。通常采用提高磁铁强度或靶材透磁率的方法解决溅射困难的问题。对于铁磁性靶材还存在另外一个关键问题，专利US5876576中提到铁磁性靶材溅射时主溅射区泄露磁力线逐渐增多，导致离子束在该处聚集，主溅射区通常形成很深很窄的溅射环，而溅射到基体上的薄膜均匀性就会降低。为了解决溅射薄膜均匀性的问题，此专利中在靶材溅射位置的背面引入磁场分路，改善靶溅射面刻蚀相对集中的问题。专利CN1245534C通过采用环形靶材与圆形靶材配合溅射，磁场从两个靶材的间隙通过，并在此间隙位置发生溅射，这种方法可以提高靶材的透过的磁场强度，并且避免靶材离子束集中的问题。专利文献CN102102185A采用磁场上下振动的方式，改善磁场在溅射面的分布，提高溅射的均匀性。这三种方法需要对溅射机台进行改进，相对比较复杂、成本高。专利CN101550536B中对矩形镍靶材的溅射面或背面加工出不同形状的凹槽来提高磁导率，凹槽的位置在磁铁的正上方，以此改善靶材表面透过磁场的强度和均匀性。此专利中的提到的凹槽溅射过程很可能会影响到溅射的均匀性，或存在靶材清洗困难的问题。
【发明内容】
[0004]针对现有铁磁性靶材溅射过程中会出现离子束聚集现象，从而导致薄膜均匀性差的问题，本发明提供一种高性能铁磁性溅射靶材，采用该靶材能够显著改善溅射薄膜的均匀性。
[0005]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]—种高性能铁磁性溅射靶材，该靶材的溅射面包括主溅射区、次溅射区和非溅射区，所述靶材的次溅射区相对于主溅射区减薄，所述次溅射区的边缘与所述主溅射区之间设有斜坡状过渡区，该过渡区在其与主溅射区及次溅射区的拐点位置均引入倒角。
[0007]优选地，所述次溅射区相对于所述主溅射区减薄的厚度为0.2-1.5_。
[0008]优选地，所述次溅射区为同心环形结构。
[0009]优选地，所述过渡区的斜坡角度<20°。
[0010]优选地，所述倒角的半径为l-5mm。
[0011 ] 优选地，所述靶材为单体靶或焊接型靶。
[0012]本发明的有益效果为:
[0013]与现有技术相比，本发明中的铁磁性溅射靶材只通过减少溅射面的次溅射区的厚度即可弱化离子束聚集现象，靶材表面透过的磁场强度均匀性高，使得溅射到基体的薄膜均匀性更好。
[0014]本发明改进的靶材结构简单，并可以进一步减少贵重金属原材料的使用成本。
【附图说明】
[0015]图1为铁磁性溅射靶材磁力线分布及溅射轮廓示意图。
[0016]图2为实施例1中高性能铁磁性溅射靶材与磁力线分布示意图。
[0017]图3a为实施例1中高性能铁磁性溅射靶材与溅射消耗轮廓曲线示意图，图3b为图3a中I处的放大图。
[0018]图4为实施例2中所述的现有铁磁性溅射靶材与磁力线分布示意图。
[0019]图5a为实施例2中改进后的高性能铁磁性溅射靶材的剖面示意图与消耗轮廓剖面示意图，图5b为图5a中I处的放大图。
[0020]图6为实施例2中改进后的高性能铁磁性溅射靶材的立体示意图。
【具体实施方式】
[0021]铁磁性溅射靶材的材料主要为Fe、Co、Ni等金属及合金，靶材的类型可以为单体型或焊接型革E。这些材料与Al、T1、Cu等非磁性派射革E材不同，对磁场有一定的屏蔽作用。铁磁性靶材溅射面通常是平面的，且厚度较薄，约2-4mm。图1为一种铁磁性溅射靶材磁力线分布及溅射轮廓示意图，靶材为单体型靶材，靶材下面为对应的磁铁分布的示意图。可以看出，大部分的磁力线被靶材捕获，一部分磁力线透过靶材表面，透过的磁场可以起到加速电子运动，提高溅射速率的作用。溅射一段时间后，如图1所示，靶材表面会出现主溅射区S1、次溅射区S2和非溅射区S3。靶材的主溅射区SI随着溅射会形成很深的溅射沟道。次溅射区S2会溅射一定的深度，约0.5-1_，且基本形成一个平面。而非溅射区S3只溅射非常薄的厚度，或几乎不溅射。溅射薄膜的均匀性会受到靶材表面磁场分布情况的影响。溅射较深的主溅射区SI在晶圆上相应位置形成的薄膜厚度比较厚，因此整个晶圆上的薄膜厚度均匀性较差，这种情况下铁磁性溅射靶材就无法继续使用，靶材的使用寿命比较小。
[0022]本发明设计的高性能铁磁性溅射靶材，其溅射面包括主溅射区、次溅射区和非溅射区，靶材的次溅射区相对于主溅射区减薄，所述次溅射区的边缘与所述主溅射区之间设有斜坡状过渡区，该过渡区在其与主溅射区及次溅射区的拐点位置均引入倒角。
[0023]通过减少溅射面的次溅射区厚度来弱化电子束聚集现象，靶材表面透过的磁场强度均匀性高，使得溅射到基体的薄膜均匀性更好。
[0024]下面结合附图和具体实施例对本发明进行具体说明。
[0025]实施例1
[0026]图2为实施例1中高性能铁磁性溅射靶材与磁力线分布示意图。相对于图1，革巴材表面主溅射区SI位置的厚度保持不变，这样可以保证靶材的使用寿命。而次溅射区S2的厚度减小，减小的厚度为H2，减小范围要达到主溅射区SI范围边缘。改进后次溅射区S2的磁场强