一种利用电子束蒸发制备金属薄膜的方法技术

本发明专利技术提供一种利用电子束蒸发制备金属薄膜的方法，包括：利用电子束对金属靶材的中央区域进行扫描，使其加热蒸发并在晶片表面形成金属薄膜。特别是，利用电子束蒸发制备磁性金属薄膜时，包括：利用电子束对磁性金属靶材的中央区域进行扫描镀膜；向经扫描的磁性金属靶材的中央区域添加磁性金属颗粒，利用电子束对磁性金属颗粒进行扫描，使其融化，经冷却，使融化的磁性金属颗粒结合在磁性金属靶材的中央区域；利用电子束继续对磁性金属靶材中央区域进行扫描镀膜。本发明专利技术方法操作简单，可以实现全自动控制，其在制备过程中能避免发生金属靶材变形、设备故障或晶片击穿等不良现象，从而有效地保证了金属薄膜制备过程的高效、安全、有序。

【技术实现步骤摘要】
-种利用电子束蒸发制备金属薄膜的方法
本专利技术属于真空蒸发制膜
，具体涉及一种利用电子束蒸发制备金属薄膜 的方法，特别是涉及一种利用电子束蒸发制备磁性薄膜的方法；此外，本专利技术还涉及一种制 备多层金属半导体器件电极的方法。
技术介绍
电子束蒸发是采用电子束加热蒸发材料从而使其熔融或升华气化的过程，进行镀 膜时可以制备得到高纯度的薄膜。在电子束蒸发设备中，被加热的靶材被放置于水冷的坩 埚中，电子束对靶材进行轰击及加热可以局限在靶材表面极小的范围，由于不必对整个靶 材进行加热，因此效率较高。特别是，在同一电子束蒸发设备中可以安置多个坩埚，从而可 以同时或分别蒸发和沉积形成不同的薄膜。 电子枪是电子束蒸发设备中用来加速电子以轰击靶材的一种装置，其可以发射出 具有一定能量、束流以及速度和角度的电子束。目前常用的电子枪是磁偏转E形枪(又称 为270度磁偏转电子枪)，其从阴极发射的热电子经阴极与阳极间的高压电场加速并聚焦成 束，由磁场使之偏转从而到达坩埚靶材表面，从而对靶材进行轰击并使其蒸发，其可以通过 改变磁场的大小从而在X方向任意地选择靶面位置，并且通过附加 y方向的交变磁场，可以 使电子束在整个靶材表面进行扫描。 多坩埚电子束蒸发设备在工程运用中，通常需要向靶材中添加相同材质的颗粒来 补充靶材在蒸发时的消耗，然而在制备磁性薄膜时，所添加的颗粒为磁性颗粒，其容易在转 动坩埚时发生错位，从而导致坩埚无法转动或者导致液态金属飞溅，以致晶片报废，使整个 蒸发工艺停止或发生错乱。
技术实现思路
本专利技术提供，本专利技术所述方法操作简 单，并且可以按照工艺程序进行全自动控制，在制备金属薄膜，特别是制备磁性金属薄膜 时，不仅能够避免金属靶材变形，而且还能够保证金属薄膜制备过程的安全、有序。 本专利技术还提供一种制备多层金属半导体器件电极的方法，本专利技术所述方法在形成 多层金属半导体器件电极时安全、高效，不易发生设备故障、靶材变形或晶片击穿等不良现 象。 本专利技术提供的，包括如下步骤： 利用电子束对金属靶材的中央区域进行扫描，使其加热蒸发并在晶片表面形成金 属薄膜。 进一步地，所述方法还包括： 向经所述扫描的金属靶材的中央区域添加同种材质的金属颗粒； 利用电子束继续对所述金属靶材中央区域的金属颗粒进行扫描，使其加热蒸发并 在下一批晶片表面形成金属薄膜。 特别是，所述金属靶材为磁性金属靶材，所述金属薄膜为相应的磁性金属薄膜，并 且所述金属颗粒为相应的磁性金属颗粒。 根据本专利技术提供的方法，利用电子束蒸发制备磁性金属薄膜，所述金属靶材为相 应的磁性金属靶材，包括如下步骤： 利用电子束对磁性金属靶材的中央区域进行扫描，使其加热蒸发并在晶片表面形 成磁性金属薄膜； 向经所述扫描的磁性金属靶材的中央区域添加同种材质的磁性金属颗粒，利用电 子束对所述磁性金属颗粒进行扫描，使其融化，经冷却，使融化的磁性金属颗粒结合在所述 磁性金属靶材的中央区域； 利用电子束继续对所述磁性金属靶材的中央区域进行扫描，使其加热蒸发并在下 一批晶片表面形成磁性金属薄膜。 本专利技术的专利技术人在采用传统方法利用电子束对金属靶材进行整个表面扫描镀膜 时发现，整个表面扫描容易使靶材发生变形，靶材在整个表面扫描产生的应力等作用下会 形成靶材上表面向上凸起，下表面向下凸起，从而使整个靶材有向球形变化的趋势，靶材的 这种变形会直接导致其与水冷坩埚接触不紧密、散热不佳等问题，进而导致靶材在蒸发时 候产生飞溅，甚至击穿晶片。特别是在制备磁性薄膜时，磁性靶材在磁场作用下会使飞溅及 击穿晶片等现象更加严重。为了克服这些问题，专利技术人经研究发现，在仅对金属靶材的中 央区域进行扫描镀膜可以有效地避免金属靶材变形，在整个镀膜过程中，靶材都可以较好 地与坩埚接触。此外，将添加的磁性颗粒融化后与磁性靶材结合，可以有效避免在转动坩埚 时磁性颗粒在磁场的作用下发生错位而导致坩埚无法转动，从而保证了磁性薄膜制备时的 安全、有序进行。 根据本专利技术所述的方法，还包括：在形成所述磁性金属薄膜之前，在所述晶片表面 形成非磁性金属薄膜，和/或，在形成的所述磁性金属薄膜表面形成非磁性金属薄膜。其 中，对非磁性金属靶材进行扫描时，对其扫描的区域没有严格限定，如既可以对其整个表面 进行扫描，也可以对其中央区域进行扫描。 根据本专利技术所述的方法，所述金属靶材的形状为倒圆台形，从而有利于其与坩埚 进行紧密接触以便散热；所述金属靶材的中央区域是以所述金属靶材表面中心为圆点，以 0. 2-0. 6倍的金属靶材表面半径为半径所形成的区域。特别是，在以0. 4倍的金属靶材表面 半径为半径所形成的区域为中央区域进行电子束扫描时，靶材不容易产生变形和飞溅。 根据本专利技术所述的方法，采用电子枪形成所述电子束，在本专利技术具体方案中，所述 电子枪为磁偏转电子枪；在对所述磁性金属颗粒进行扫描而使其融化时，电子枪主要以使 所述磁性金属颗粒融化为主，此时电子枪的功率可以小于进行金属靶材扫描时的电子枪功 率，本专利技术对磁性金属颗粒扫描融化时电子枪的功率没有严格限制，并且电子枪的功率与 进行扫描融化的时间相关，功率越大，需要进行扫描使磁性金属颗粒融化的时间越短。在本 专利技术具体方案中，对磁性金属颗粒扫描融化时电子枪的功率可以是对所述金属靶材进行扫 描时电子枪功率的20-30%，此时扫描融化的时间可以为2-5分钟。 此外，在采用电子枪对所述金属靶材进行扫描时，可以采用常规的工艺参数进行 控制，如电子枪电压可以为6-lOKv，电子枪束流可以为0. 2-1A。特别是，所述冷却的时间没 有严格限定，以使所述融化的金属颗粒冷却并与所述金属靶材结合为准，例如可以为5-10 分钟。 本专利技术还提供一种制备多层金属半导体器件电极的方法，包括如下步骤： 采用电子束依次对第一金属靶材、磁性金属靶材的中央区域以及第二金属靶材进 行扫描，使其分别加热蒸发并在第一批晶片表面依次形成第一金属薄膜、磁性金属薄膜和 第二金属薄膜； 分别向所述第一金属靶材、磁性金属靶材的中央区域以及第二金属靶材添加同种 材质的第一金属颗粒、磁性金属颗粒和第二金属颗粒； 采用电子束对所述磁性金属颗粒进行扫描，使其完全融化，经冷却，使融化的磁性 金属颗粒结合在所述磁性金属靶材的中央区域； 采用电子束继续依次对所述第一金属颗粒、磁性金属靶材中央区域以及第二金属 颗粒进行扫描，使其分别加热蒸发并在第二批晶片表面依次形成第一金属薄膜、磁性金属 薄膜和第二金属薄膜； 对形成所述第一金属薄膜、磁性金属薄膜和第二金属薄膜的第一批晶片和第二批 晶片进行退火处理，制得多层金属半导体器件电极。 根据本专利技术所述的方法，所述采用电子束依次对第一金属靶材、磁性金属靶材的 中央区域以及第二金属靶材进行扫描，即在对磁性金属靶材进行扫描时，仅对其中央区域 进行扫描，而对所述第一金属靶材以及第二金属靶材进行扫描时，既可以对其整个表面进 行扫描，也可以对其中央区域进行扫描。 根据本专利技术所述的方法，所述添加同种材质的第一金属颗粒、磁性金属颗粒和第 二金属颗粒，即仅在磁性金属靶材中央区域添加磁性金属颗粒，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用电子束蒸发制备金属薄膜的方法，包括如下步骤：利用电子束对金属靶材的中央区域进行扫描，使其加热蒸发并在晶片表面形成金属薄膜。

【技术特征摘要】
1. 一种利用电子束蒸发制备金属薄膜的方法，包括如下步骤： 利用电子束对金属靶材的中央区域进行扫描，使其加热蒸发并在晶片表面形成金属薄 膜。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用电子束蒸发制备磁性金属薄膜，所述 金属靶材为相应的磁性金属靶材，包括如下步骤： 利用电子束对磁性金属靶材的中央区域进行扫描，使其加热蒸发并在晶片表面形成磁 性金属薄膜； 向经所述扫描的磁性金属靶材的中央区域添加同种材质的磁性金属颗粒，利用电子束 对所述磁性金属颗粒进行扫描，使其融化，经冷却，使融化的磁性金属颗粒结合在所述磁性 金属靶材的中央区域； 利用电子束继续对所述磁性金属靶材的中央区域进行扫描，使其加热蒸发并在下一批 晶片表面形成磁性金属薄膜。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：在形成所述磁性金属薄膜之前， 在所述晶片表面形成非磁性金属薄膜，和/或，在形成的所述磁性金属薄膜表面形成非磁 性金属薄膜。4. 根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于，所述金属靶材的形状为倒圆台 形，所述金属靶材的中央区域是以所述金属靶材表面中心为圆点，以〇. 2-0. 6倍的金属靶 材表面半径为半径所形成的区域。5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用电子枪形成所述电子束，并且在对所 述磁性金属颗粒进行扫描而使其融化时，电子枪的功率是对所述金属靶材进行扫描时电子 枪功率的20-30%。6. 根据权利要求2或5所述的方法，其特征在于，采用电子枪形成所述电子束，并且在 对所述金属祀材进行扫描时，电子枪电压为6-lOKv，电子枪束流为0. 2-1A。7. 根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述冷却的时间为5-10分钟。8. -种制备多层金属半导体器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欣，张忠华，李晓春，
申请(专利权)人：北大方正集团有限公司，深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11