物理气相沉积镀膜的装置及其方法 【技术领域】
本发明涉及一种物理气相沉积(physical vapor deposition；PVD)镀膜的装置及其方法，特别是有关于一种用于形成薄膜被动元件(thin filmpassive device)电极的物理气相沉积镀膜的装置及其方法，其可避免在基材侧边的凹槽内形成不必要的导通薄膜。
背景技术
现有的薄膜电阻型被动元件10中，在基材12的侧边上形成有电极14，电极14包括有镀膜面14a以及凹槽14b两部分，其中镀膜面14a平行于金属靶材16，如图1所示。通常，在电极14的制作过程中，需严格要求只在平面14a上形成薄膜，而不可在凹槽14b内形成薄膜，以避免不必要的导通现象。如果一旦在凹槽14b内形成薄膜，则因在平面14a以及凹槽14b内同时形成有薄膜，会导致短路的发生，破坏电极的形成，此为电极制作过程中极需避免的问题。
然而，现有的物理气相沉积(PVD)制程，以溅镀制程为例，当进行溅镀薄膜的镀膜制程时，由于薄膜披覆性的关系，在形成薄膜时不仅会镀到基材表面，同时也容易镀到凹槽内，此现象常容易导致短路等问题。
为克服此问题，现有技术提供一方法，其以银膏沾附在滚轮上，并使滚轮在欲形成薄膜电极的区域内来回滚动。如此一来，由于滚轮的钢性，沾附在滚轮上的银膏仅会涂抹在基材的平坦表面上，而不会陷入凹槽内。然后，将完成银膏涂抹的基材放入烤箱做烘烤，以去除银膏内部的水气以及有机物质。当表面银膏的水气及有机物质经过烘烤除去后，最后再经电镀制程，即可完成薄膜电极的制作。然而，由于银膏这种贵金属的成本很高，以及多了一道烘烤的步骤，使得现有此技术所制造出来的电极成本很高，且手续繁杂，费时又费力。
因此，若是可以考虑用溅镀制程取代此现有技术，既能兼顾克服凹槽内形成薄膜等问题，又可以大幅降低成本，并进而减少生产的步骤，以及可以节省生产的时间，实为当前物理气相沉积镀膜技术上的一大需要。
【发明内容】
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种物理气相沉积镀膜的方法，其利用溅镀制程，当进行被动元件电极的镀膜制程时，可将大部份的材料镀在基材表面上以形成薄膜，避免在基材侧边凹槽内形成薄膜。
本发明镀膜的方式是用改良的后的溅镀方法用以形成一薄膜，此薄膜仅镀在基材的表面，而不镀在基材的沟槽内。
为达上述目的，本发明提供一种物理气相沉积镀膜的装置，包括：一反应室；一载具，设置于反应室中；一靶材，设置于反应室中；以及一基材，设置于反应室中与载具之上，基材侧边具有一镀膜面。前述镀膜面的方向非垂直于靶材的垂直方向，例如镀膜面的方向平行于靶材的垂直方向，或是镀膜面的方向与该靶材的垂直方向形成一特殊角度，此特殊角度较佳的是0°～45°度。
为达上述目的，本发明还提供一种物理气相沉积镀膜的方法，包括：将反应室抽真空；将基材放在载具上，并传进反应室内定位，使得基材的镀膜面非垂直于靶材的垂直方向；置入靶材于该反应室中，并通入制程气体；以及进行反应，在基材的镀膜面上形成一薄膜，直到基材上的薄膜厚度到达一所需厚度。前述镀膜面的方向非垂直于靶材的垂直方向，例如镀膜面的方向平行于靶材的垂直方向，或是镀膜面的方向与该靶材的垂直方向形成一特殊角度，此特殊角度较佳的是0°～45°度。
【附图说明】
图1为根据现有一种物理气相沉积镀膜的装置示意图；
图2为根据本发明地一实施例，一种物理气相沉积镀膜的装置示意图；
图3为根据本发明的另一实施例，一种物理气相沉积镀膜的装置示意图；
图4为根据本发明的再一实施例，一种物理气相沉积镀膜的装置示意图；
图5为根据本发明的实施例，一种物理气相沉积镀膜方法的流程示意图。
图中符号说明
10、27 薄膜电阻型被动元件
12、23 基材
14、28 电极
14a、28a 镀膜面
14b、28b 凹槽
20、30、40 装置
21 反应室
16、22、32、42 金属靶材
24、34 载具
25 制程气体
26 真空泵
29a 镀膜面28a的垂直方向
29b 靶材22的垂直方向
43 载具支架
【具体实施方式】
以下以具体的实施例，对本发明揭示的技术内容加以详细说明。
请参照图2，其为根据本发明所提供的一种物理气相沉积镀膜的装置20示意图，其包括反应室21、在反应室21内的金属靶材22和放置金属靶材22的阴电极(接至一直流电源DC)、以及在反应室21内摆放基材23的载具24，其可以是空接或漂浮电位(floating)。维持等离子及溅镀所需的气体25，由反应室21的一端进入，并由另一端通往提供反应室21真空度的真空泵26。本发明等离子运作所需的能量，由一组直流电源供应器DC所提供，为了使等离子里带正电的离子能对金属靶材22表面进行溅击，放置金属靶材22的电极将与直流电源的阴极相接，如图2所示。当反应室达一定的基准低压后，通常在10-6Torr，甚至10-7Torr以下，接下来，便可以通入反应气体25，准备进行金属的溅镀，上述所使用的反应气体25主要有氩气(Argon)与氮气(Nitrogen)等惰性气体。
本发明的靶材22置放在反应室21内的上方，载具24则置放在反应室21内的下方，基材23设置于载具24上，且位于靶材22与载具24之间。本发明的基材23是用以形成薄膜电阻型被动元件27的电极28，基材23侧边具有镀膜面28a以及凹槽部分28b，其中镀膜面28a位于基材23侧边的平面部分上，凹槽部分28b内则未形成薄膜。
值得注意的是，本发明以溅镀的方式做薄膜的沉积，而非以滚轮沾附银膏的方式来形成薄膜。一般的金属溅镀方法，其是将镀膜面14a的垂直方向平行于靶材16的垂直方向，亦即镀膜面14a垂直于靶材16的垂直方向(如图1所示)，而本发明则是调整镀膜面28a的角度，如图2所示，例如将镀膜面28a的角度作九十度的调整，使得镀膜面28a的垂直方向29a垂直于靶材22的垂直方向29b，亦即镀膜面28a平行于靶材22的垂直方向29b，换言之，本发明的镀膜面28a与靶材面22垂直。
本发明的原理为，当镀膜面28a的垂直方向29a垂直于靶材22的垂直方向29b时，溅镀时会产生不良的阶梯披覆性，其是因为靶材22与镀膜面28a的角度所造成，而这种不良阶梯披覆性产生的效果，会使得薄膜仅镀在所要求的平面部分28a上，而不会镀在凹陷的沟槽28b内，因此可有效避免短路问题的发生。上述靶材22的材料可以为纯金属或是合金，例如Cu、Ag、Au、Al、Ti或其合金。
请参照图3，其是根据本发明的另一样态，一种物理气相沉积镀膜的装置30示意图，其中，图3与图4中相同的元件沿用相同的编号。
图3中包括反应室21、在反应室21内的金属靶材32和放置金属靶材32的阴电极(接至一直流电源DC)、以及在反应室21内摆放基材23的载具34，其可以是空接或漂浮电位(floating)。维持等离子及溅镀所需的气体25，由反应室21的一端进入，并由另一端通往提供反应室21真空度的真空泵26。
本发明的靶材32置放在反应室21内的上方与下方，载具34则置放在反应室21中央，基材23设置于载具34上并贯穿载具34，且载具24位于上下靶材32之间。本发明的基材23是用以形成薄膜电阻型被动元件27的电极28，基材23侧边具有镀膜面28a以及凹槽部分28b，其中镀膜面28a位于基材23侧边的平面部分上，凹槽部分28b内则未形成薄膜。
值得注意的是，本发明图3实施例与图2实施例不同的地方是：镀膜面28a调整的角度不同。图2将镀膜面28a的角度作九十度的调整，使得镀膜面28a的垂直方向29a垂直于靶材22的垂直方向29b，亦即镀膜面28a平行于靶材22的垂直方向29b。而图3则是将镀膜面28a的角度作一特殊角度θ的调整，使得镀膜面28a的方向与靶材32的垂直方向形成非垂直的一特殊角度θ，亦即镀膜面28a与靶材面22非平行。上述镀膜面28a方向与靶材32的垂直方向间形成的特殊角度θ，较佳的为0度～45度，如图3所示。
本发明图3与图2的原理相同，当镀膜面28a的方向与靶材32的垂直方向形成非垂直的特殊角度θ时，溅镀时会产生不良的阶梯披覆性，其是因为靶材32与镀膜面28a的角度所造成，而这种不良阶梯披覆性产生的效果，会使得薄膜仅镀在所要求的平面部分28a上，而不会镀在凹陷的沟槽28b内，因此可有效避免短路问题的发生。
请参照图4，其是根据本发明的再一实施例，一种物理气相沉积镀膜的装置40示意图，其中，图4与图2中相同的元件沿用相同的编号。
值得注意的是，本发明图4实施例与图2实施例中，相同处是在，镀膜面28a的垂直方向垂直于靶材42的垂直方向，亦即镀膜面28a平行于靶材42的垂直方向，换言之，本发明的镀膜面28a与靶材面42垂直。然而，不同处在于，图4实施例将靶材42作九十度的调整，基材23(或镀膜面28a)则维持固定不动；而图2实施例将基材23(或镀膜面28a)作九十度的调整，靶材22则维持固定不动，两者均为了能达到镀膜面与靶材面垂直的效果。
本发明无论是把镀膜面垂直于靶材面，或是镀膜面与靶材面垂直方向形成0°～45°角度，能达到镀膜面与靶材面非平行的效果，均不脱离本发明所揭露的技术范围。
此外，本发明更可进一步利用载具支架43来承接基材23，由于载具支架43可悬空支撑住基材23，使得基材23上下两侧边均可曝露于制程气体中，更有效达到镀膜以形成电极28的效果。
请继续参照图5，其是根据本发明的实施例，一种物理气相沉积镀膜的流程示意图。详细的实施步骤叙述如下：
步骤51：将反应室抽真空，真空度达到10-6Torr～10-7Torr以下。
步骤52：将基材放在载具上，传进反应室内定位，如图2与图4所示，其基材的平面部分平行于靶材的垂直方向；或是，如图3，其基材的平面部分与靶材的垂直方向形成一特殊角度θ，θ为0°～45°角度。
步骤53：通入制程气体，例如是氩气(Argon)与氮气(Nitrogen)等惰性气体，并维持一工作压力，此工作压力范围例如为1～100mTorr。
步骤54：打开电源进行反应，并开始计时，此电源可为直流电(DC)或是射频(RF)电源，电源的能量范围为200W～20kW。
步骤55：判断基材镀膜的厚度是否到达所需的厚度，若基材镀膜的厚度未达所需的厚度，则回到继续进行反应(步骤54)。
步骤56：当基材镀膜的厚度到达所需的厚度以后，切掉电源以及制程气体，并将反应室的压力抽到底压，然后将基材及载具传出反应室，以完成本发明的制程。
虽然本发明已以多个较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，例如变更镀膜面的垂直方向与靶材的垂直方向间的角度。因此本发明的保护范围当视权利要求书的范围所界定者为准。