CN102610470A - 磁控管和半导体设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁控管和半导体设备。该磁控管包括：磁轭、内磁极、外磁极、内磁极件和外磁极件，内磁极和外磁极设置于磁轭之上，外磁极围绕于内磁极的周围，内磁极件设置于内磁极之上，外磁极件设置于外磁极之上，所述内磁极件的磁力线发射面和所述外磁极件的磁力线发射面均为坡面。本发明中内磁极件的磁力线发射面和外磁极件的磁力线发射面均为坡面，提高了磁力线包络边缘区域的磁场强度水平分量值，使该边缘区域对应的靶材的腐蚀深度变深，以及降低了磁力线包络中心区域的磁场强度水平分量值使该中心区域对应的靶材的腐蚀深度变浅，进而提高靶材上腐蚀区域的宽度和降低腐蚀区域的深度，且提高了靶材的利用率和靶材上腐蚀区域的均匀性。

Description

磁控管和半导体设备

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种磁控管和半导体设备。

背景技术

在半导体集成电路制造过程中，溅射技术(或称物理气相沉积PVD技术)被用于沉积多种不同的金属层及相关材料层。由于铜具有较低的电阻率以及较低的电子迁移率等优势，因此金属的垂直互连一般以铜互连为主，其中，互连是将金属材料溅射沉积至具有适当深宽比的通孔。图1为一种垂直互连结构的局部剖面图，如图1所示，该垂直互连结构包括：下方介电层1、导电层2、上方介电层3、阻挡层5和铜籽晶层6。下方介电层1包括导电层2，且导电层2的上表面与下方介电层1的上表面位于同一水平面；上方介电层3沉积于导电层2和下方介电层1之上；在位于导电层2上方的上方介电层3上刻蚀出通孔4，通孔4内形成有铜籽晶层6，通过铜籽晶层6形成铜层7。为避免金属铜与上方介电层3之间发生扩散作用而使上方介电层3导电，在上方介电层3和铜籽晶层6之间设置阻挡层5，同时阻挡层5可以避免出现金属铜导致上方介电层3的阻抗降低的问题。其中，下方介电层1的材料通常为二氧化硅或者硅酸盐玻璃等。

目前，主流的溅射技术为磁控溅射技术，该技术具有快速的沉积速率和较高的沉积均匀性，采用该技术可将铜以及阻挡层材料均匀的沉积在通孔的侧边和底部，如上述图1中所示。磁控溅射技术的特点是在靶材的背部排布了一系列磁体，该一系列磁体组成磁控管(Magnetron)。图2为磁控管的剖面示意图，图3为图2中磁控管的俯视图，如图2和图3所示，磁控管包括磁轭(magnetic yoke)12、设置于磁轭12上的内磁极13和外磁极14、设置于内磁极13上的内磁极件15和设置于外磁极14上的外磁极件16，外磁极14围绕于内磁极13的周围。磁控管放置于靶材11的背面，磁控管可提供穿过靶材11的磁场，在靶材11面向真空腔室(图中未示出)的一面形成磁场分布。溅射时电源会施加偏压至靶材11，使靶材11相对于接地的真空腔体成为负压，从而产生电场。电子在电场的作用下飞向基片(基片位于真空腔室内，图中未示出)，电子在飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，产生带正电的氩离子和一个新的电子。在电场的作用下，新的电子飞向基片，而氩离子加速飞向靶材11，并以高能量轰击靶材11，使靶材11发生溅射。在溅射出来的粒子中，中性靶原子或分子落在基片上沉积薄膜，而电子在靶材11表面磁场的作用下会沿着磁力线17做螺旋运动。电子在磁场作用下沿磁力线17做螺旋运动过程中，磁场强度水平分量将电子束缚在靶材11的表面，延长了电子在靶材11表面的运动轨迹，从而使电子不断与氩原子发生碰撞产生氩离子，提高了电子对氩原子的电离几率，使氩离子的浓度提高，从而增加了氩离子对靶材的溅射速率。图4为图2中靶材的腐蚀示意图，如图4所示，在磁控管的N极和S极之间的中心区域氩离子浓度最高，因此中心区域处溅射速率最大，而磁控管的N极和S极之间的边缘区域氩离子浓度最低，因此边缘区域溅射速率最小，在其他区域没有发生溅射(其他区域是由于氩离子浓度低于临界值而无法形成有效的溅射)。溅射速率越大的区域腐蚀越深。如图4中靶材11上的腐蚀区域所示，氩离子浓度越高的区域溅射速率越大，则靶材11上相应位置腐蚀深度也越大，反之亦然。随着腐蚀的加深，靶材的表面下降，更强的磁力线露出靶材表面，氩离子的浓度进一步地升高，导致靶材上的腐蚀区域的形状呈现出了如图4所示的倒高斯分布。

图2中的磁控管采用内磁极件15来固定内磁极13，采用外磁极件16来固定外磁极14。从图2可以看出，内磁极件15和外磁极件16的磁力线发射面(即靠近靶材11的一面)为平面。如图2所示，磁力线17垂直的从内磁极件15和外磁极件16的磁力线发射面穿出并穿过靶材11。在靶材11表面，磁力线17包络边缘区域的磁场强度水平分量值较小，因此该边缘区域将电子束缚在靶材11表面的能力较弱，导致产生的氩离子浓度较低，从而使磁力线17包络边缘区域对应的靶材的腐蚀深度较小；磁力线17包络中心区域的磁场强度水平分量值较大，因此该中心区域将电子束缚在靶材11表面的能力较强，导致产生的氩离子浓度较高，从而使磁力线17包络中心区域对应的靶材的腐蚀深度较大。综上所述，磁控管采用上表面为平面的内磁极件和外磁极件，产生的磁力线包络边缘区域的磁场强度水平分量值较小而中心区域的磁场强度水平分量值较大，使该边缘区域对应的靶材的腐蚀深度较小而中心区域对应的靶材的腐蚀深度较大，导致靶材上的腐蚀区域的宽度较窄、深度较深，从而降低了靶材的利用率和靶材上腐蚀区域的均匀性。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁控管和半导体设备，用以提高靶材的利用率和靶材上腐蚀区域的均匀性。

为实现上述目的，本发明提供了一种磁控管，包括：磁轭、内磁极、外磁极、内磁极件和外磁极件，所述内磁极和所述外磁极设置于所述磁轭之上，所述外磁极围绕于所述内磁极的周围，所述内磁极件设置于所述内磁极之上，所述外磁极件设置于所述外磁极之上，所述内磁极件的磁力线发射面和所述外磁极件的磁力线发射面均为坡面

进一步地，所述内磁极件的磁力线发射面为平坡面或者弧坡面。

进一步地，若所述内磁极件的磁力线发射面为平坡面时，所述内磁极件的形状为锥体、带有内陷锥体形状的柱状体或者纵截面为直角三角形的柱状体。

进一步地，若所述内磁极件的磁力线发射面为弧坡面时，所述内磁极件的形状为半球体、带有内陷半球体形状的柱状体或者带有内陷四分之一球体形状的柱状体。

进一步地，所述外磁极件的磁力线发射面为平坡面或者弧坡面。

进一步地，若所述外磁极件的磁力线发射面为平坡面时，所述外磁极件的形状为纵截面为直角三角形的环状体、纵截面为带有内陷三角形形状的方形的环状体或者纵截面为等腰三角形的环状体。

进一步地，若所述外磁极件的磁力线发射面为弧坡面时，所述外磁极件的形状为纵截面为半圆形的环状体、纵截面为带有内陷半圆形形状的环状体或者纵截面为带有内陷四分之一圆形形状的环状体。

进一步地，所述内磁极件的磁力线发射面的凸出部设置有倒角。

进一步地，所述外磁极件的磁力线发射面的凸出部设置有倒角。

进一步地，所述内磁极包括第一磁铁组件，所述第一磁铁组件的顶部设置有第一安装部件，所述第一磁铁组件的底部设置有第二安装部件，所述内磁极件上开设有与所述第一安装部件匹配的第一安装孔，所述磁轭上开设有与所述第二安装部件匹配的第二安装孔；

所述第一安装部件安装于所述第一安装孔内，以使所述第一磁铁组件固定于所述内磁极之上；

所述第二安装部件安装于所述第二安装孔内，以使所述内磁极固定于所述磁轭之上。

进一步地，所述外磁极包括第二磁铁组件，所述第二磁铁组件的顶部设置有第三安装部件，所述第二磁铁组件的底部设置有第四安装部件，所述外磁极件上开设有与所述第三安装部件匹配的第三安装孔，所述磁轭上开设有与所述第四安装部件匹配的第四安装孔；

所述第三安装部件安装于所述第三安装孔内，以使所述外磁极件设置于所述第二磁铁组件之上；

所述第四安装部件安装于所述第四安装孔内，以使所述第二磁铁组件设置于所述磁轭之上。

进一步地，所述第三安装孔为通孔，所述第四安装孔为通孔。

进一步地，所述磁控管还包括固定部件；所述内磁极件上设置有第一固定孔，所述磁轭上设置有第二固定孔；

所述固定部件，用于通过所述第一固定孔和所述第二固定孔将所述内磁极固定于所述内磁极件和所述磁轭之间。

进一步地，若所述第一磁铁组件的数量为多个，则所述固定部件设置于相邻的二个第一磁铁组件之间的间隙中。

进一步地，所述磁控管还包括固定部件；所述外磁极件上设置有第一固定孔，所述磁轭上设置有第二固定孔；

所述固定部件，用于通过所述第一固定孔和所述第二固定孔将所述外磁极固定于所述外磁极件和所述磁轭之间。

进一步地，若所述第二磁极组件的数量为多个，则所述固定部件设置于相邻的二个第二磁铁组件之间的间隙中。

进一步地，所述固定部件为螺钉，所述第一固定孔为螺孔，所述第二固定孔为通孔。

本发明还提供一种半导体设备，包括反应腔室、磁控管和用于向所述反应腔室提供射频功率的射频装置，所述反应腔室包括腔体和靶材，所述磁控管设置于所述靶材的非溅射面一侧，所述磁控管采用上述磁控管。

本发明具有以下有益效果：

本发明中提供的磁控管和半导体设备中，磁控管包括磁轭、内磁极、外磁极、内磁极件和外磁极件，内磁极和外磁极设置于磁轭之上，外磁极围绕于内磁极的周围，内磁极件设置于内磁极之上，外磁极件设置于外磁极之上，内磁极件和外磁极件的磁力线发射面均为坡面。本发明中内磁极件的磁力线发射面和外磁极件的磁力线发射面均为坡面，提高了磁力线包络边缘区域的磁场强度水平分量值，使该边缘区域对应的靶材的腐蚀深度变深，以及降低了磁力线包络中心区域的磁场强度水平分量值使该中心区域对应的靶材的腐蚀深度变浅，进而提高靶材上腐蚀区域的宽度和降低靶材上腐蚀区域的深度，且提高了靶材的利用率和靶材上腐蚀区域的均匀性。

附图说明

图1为一种集成电路的局部剖面图；

图2为磁控溅射技术的原理示意图；

图3为图2中磁控管的俯视图；

图4为图2中靶材的腐蚀示意图；

图5为本发明实施例一提供的一种磁控管的结构示意图；

图6为图5中A-A向剖视图；

图7为图5中内磁极件的纵截面示意图；

图8为图5中外磁极件的纵截面示意图；

图9为内磁极的俯视图；

图10为图6中B-B向剖视图；

图11为图10中外磁极件的局部俯视图；

图12为图10中外磁极件的结构示意图；

图13为本发明中一种磁极件的纵截面示意图；

图14为本发明另一种磁极件的纵截面示意图；

图15为本发明另一种磁极件的纵截面示意图；

图16为本发明另一种磁极件的纵截面示意图；

图17为图6中磁控管的应用示意图；

图18为图17中靶材表面磁力线的磁场强度水平分量值的分布图；

图19为本发明中靶材的腐蚀示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的磁控管和半导体设备进行详细描述。

图5为本发明实施例一提供的一种磁控管的结构示意图，图6为图5中A-A向剖视图，如图5和图6所示，该磁控管包括：磁轭21、内磁极、外磁极、内磁极件22和外磁极件23，内磁极和外磁极设置于磁轭21之上，外磁极围绕于内磁极的周围，内磁极件22设置于内磁极之上，外磁极件23设置于外磁极之上，内磁极件22的磁力线发射面为坡面，外磁极件23的磁力线发射面为坡面。其中，磁力线发射面为内磁极件22和外磁极件23的靠近靶材11的一面，磁力线从内磁极件22的磁力线发射面和外磁极件23的磁力线发射面穿出。本实施例中，内磁极件22的磁力线发射面可以为平坡面或者弧坡面。

本实施例中，图5中的内磁极件22的磁力线发射面为平坡面，并且该内磁极件22的形状为锥体。图7为图6中内磁极件的纵截面示意图，如图7所示，该内磁极件22的纵截面的上边沿221为直线。具体地，内磁极件22的纵截面两侧的上边沿221均为直线。

本实施例中，图5中的外磁极件23的磁力线发射面为平坡面，并且该外磁极件23的形状为纵截面为等腰三角形的环状体。图8为图6中外磁极件的纵截面示意图，如图8所示，外磁极件23的纵截面的上边沿231为直线。

进一步地，内磁极件22的磁力线发射面的凸出部设置有倒角222，具体地，内磁极件22的磁力线发射面的上凸出部和侧凸出部均设置有倒角222。设置的倒角222减少了内磁极件22安装于内磁极的难度、减小了磁控管运行时内磁极件的磨损以及避免了从内磁极件穿出的磁力线包络的急剧变化。

进一步地，外磁极件23的磁力线发射面的凸出部设置有倒角232，具体地，外磁极件23的磁力线发射面的上凸出部和下凸出部均设置有倒角232。设置的倒角232减少了外磁极件23安装于外磁极的难度、减小了磁控管运行时外磁极件23的磨损以及避免了从外磁极件23穿出的磁力线包络的急剧变化。

进一步地，内磁极包括第一磁铁组件24，该第一磁铁组件24的顶部设置有第一安装部件241，第一磁铁组件24的底部设置有第二安装部件242；内磁极件22上开设有与第一安装部件241匹配的第一安装孔223，磁轭21上开设有与第二安装部件242匹配的第二安装孔211。则第一安装部件241安装于第一安装孔223内，以使内磁极件22固定于第一磁铁组件24，从而实现使内磁极件22设置于内磁极之上。第二安装部件242安装于第二安装孔211内，以使第一磁铁组件24固定于磁轭21之上，从而实现使内磁极设置于磁轭21之上。其中，第一磁铁组件24的数量可以为一个或者多个，优选地，第一磁铁组件24的数量为一个，本实施例中以内磁极包括一个第一磁铁组件24为例进行描述。每个第一磁铁组件24上设置的第一安装部件241的数量可以为一个或者多个，设置的第二安装部件242的数量也可以为一个或者多个，本实施例中以第一磁铁组件24上设置一个第一安装部件241和第二安装部件242为例进行描述。采用第一安装孔223和第二安装孔211可以使第一磁铁组件24固定于内磁极件22和磁轭21之间。进一步地，若本实施例中的内磁极采用多个第一磁铁组件24，则第一磁铁组件24的一种排列方式可如图9所示，图9为内磁极的俯视图，如图9所示，该内磁极包括多个第一磁铁组件24，第一磁铁组件24的排列方式为：以一个第一磁铁组件24为中心，其余第一磁铁组件24围绕在位于中心的第一磁铁组件24的周围。

进一步地，外磁极包括第二磁铁组件25，第二磁铁组件25的顶部设置有第三安装部件251，第二磁铁组件25的底部设置有第四安装部件252；外磁极件23上开设有与第三安装部件251匹配的第三安装孔233，磁轭21上开设有与第四安装部件252匹配的第四安装孔212。第三安装部件251安装于第三安装孔233内，以使外磁极件23固定于第二磁铁组件25之上，从而实现使外磁极件23设置于外磁极之上。第四安装部件252安装于第四安装孔212内，以使第二磁铁组件25固定于磁轭21之上，从而实现使外磁极设置于磁轭21之上。其中，第二磁铁组件25的数量可以为一个或者多个，优选地，第二磁铁组件25的数量为多个，本实施例中以外磁极包括多个第二磁铁组件25为例进行描述。每个第二磁铁组件25上设置的第三安装部件251的数量可以为一个或者多个，设置的第四安装部件252的数量也可以为一个或者多个，本实施例中以第二磁铁组件25上设置一个第三安装部件251和第四安装部件252为例进行描述。优选地，第三安装孔233为通孔，第四安装孔252为通孔。采用第三安装孔233和第四安装孔252可以使第二磁铁组件25固定于外磁极件23和磁轭21之间。

图10为图6中B-B向剖视图，图11为图10中外磁极件的局部俯视图，图12为图10中外磁极件的结构示意图。需要说明的是，为清楚的表示出固定部件26与第二磁铁组件25之间的位置关系，图11中并未画出外磁极件和磁轭。如图6、图10、图11和图12所示，进一步地，磁控管还包括固定部件26，外磁极件23上设置有第一固定孔234，磁轭21上设置有第二固定孔213。固定部件26用于通过第一固定孔234和第二固定孔213将外磁极固定于外磁极件23和磁轭21之间。优选地，固定部件26为螺钉，第一固定孔234为螺孔，第二固定孔213为不带有螺纹的通孔。优选地，如图11所示，相邻的二个第二磁铁组件25之间存在间隙，可以将固定部件26设置于相邻的二个第二磁铁组件25之间的间隙中。本实施例中，固定部件26的数量可以为一个或者多个。采用第一固定孔234、第二固定孔213和固定部件26可以使第一磁铁组件24更加稳定的固定于内磁极件22和磁轭21之间，以及使第二磁铁组件25更加稳定的固定于外磁极件23和磁轭21之间。并且本发明采用第一安装孔223、第二安装孔211、第三安装孔233、第四安装孔252、第一固定孔234和第二固定孔213使内磁极件22和外磁极件23更容易安装。

进一步地，本实施例中，内磁极件上也可以设置有第一固定孔，磁轭上设置有第二固定孔。固定部件用于通过第一固定孔和第二固定孔将内磁极固定于内磁极件和磁轭之间。若内磁极的第一磁铁组件的数量为多个，则优选地，固定部件设置于相邻的二个第一磁铁组件之间的间隙中。此种情况在本实施例的附图中未具体画出，该种情况与上述固定部件设置于相邻的二个第二磁铁组件之间的间隙中的情况类似，此处不再赘述。

本实施例中，若内磁极件22的磁力线发射面为平坡面时，进一步地，该内磁极件22的形状还可以为带有内陷锥体形状的柱状体。该内磁极件22的纵截面示意图可以如图13中所示。图13为本发明中一种磁极件的纵截面示意图，如图13所示，该磁极件31的纵截面的上边沿311为直线。该磁极件31的磁力线发射面的凸出部可以设置有倒角312，并且该磁极件31上还可开设有与第一安装部件241匹配的第一安装孔313。

本实施例中，若外磁极件23的磁力线发射面为平坡面时，进一步地，该外磁极件23的形状还可以为纵截面为带有内陷三角形形状的方形的环状体。该外磁极件23的纵截面示意图可以如图13所示。该磁极件31的磁力线发射面的凸出部可以设置有倒角312，并且该磁极件31上还可开设有与第一安装部件241匹配的第一安装孔313。该外磁极件23可采用图13中所示的磁极件32。

本实施例中，若内磁极件22的磁力线发射面为弧坡面时，进一步地，该内磁极件22的形状为带有内陷半球体形状的柱状体。该内磁极件22的纵截面示意图可如图14所示。图14为本发明另一种磁极件的纵截面示意图，如图14所示，该磁极件32的纵截面的上边沿321为弧线。该磁极件32的磁力线发射面的凸出部可以设置有倒角322，并且该磁极件32上还可开设有与第一安装部件241匹配的第一安装孔323。该内磁极件22可采用图14中所示的磁极件32。

本实施例中，若外磁极件23的磁力线发射面为弧坡面时，进一步地，该外磁极件23的形状为纵截面为带有内陷半圆形形状的环状体。该外磁极件23的纵截面示意图可如图14所示。图14中，该该磁极件32的磁力线发射面的凸出部可以设置有倒角322，并且该磁极件32上还可开设有与第一安装部件241匹配的第一安装孔323。该外磁极件23可采用图14中所示的磁极件32。

本实施例中，若内磁极件22的磁力线发射面为弧坡面时，进一步地，该内磁极件22的形状为半球体。该内磁极件22的纵截面示意图可如图15所示。图15为本发明另一种磁极件的纵截面示意图，如图15所示，该磁极件33的纵截面的上边沿331为弧线。该磁极件33的磁力线发射面的凸出部可以设置有倒角332，并且该磁极件33上还可开设有与第一安装部件241匹配的第一安装孔333。该内磁极件22可采用图15中所示的磁极件33。

本实施例中，若外磁极件23的磁力线发射面为弧坡面时，进一步地，该外磁极件23的形状为纵截面为半圆形形状的环状体。该外磁极件23的纵截面示意图可如图15所示。图15中，该磁极件33的纵截面的上边沿331为弧线。该磁极件33的磁力线发射面的凸出部可以设置有倒角332，并且该磁极件33上还可开设有与第一安装部件241匹配的第一安装孔333。该外磁极件23可采用图15中所示的磁极件33。

本实施例中，若内磁极件22的磁力线发射面为弧坡面时，进一步地，该内磁极件22的形状为带有内陷四分之一球体形状的柱状体。该内磁极件22的纵截面示意图可图16所示。图16为本发明另一种磁极件的纵截面示意图，如图16所示，该磁极件34的纵截面的上边沿341为弧线。该磁极件34的磁力线发射面的凸出部可以设置有倒角342，并且该磁极件34上还可开设有与第一安装部件241匹配的第一安装孔343。该内磁极件22可采用图16中所示的磁极件34。

本实施例中，若外磁极件23的磁力线发射面为弧坡面时，进一步地，该外磁极件23的形状为纵截面为带有内陷四分之一圆形形状的环状体。该外磁极件23的纵截面示意图可如图16所示。该磁极件34的磁力线发射面的凸出部可以设置有倒角342，并且该磁极件34上还可开设有与第一安装部件241匹配的第一安装孔343。该外磁极件23可采用图16中所示的磁极件34。

本实施例中，内磁极件22和外磁极件23还可以为其它形状，在此不一一列举。

图17为图6中磁控管的应用示意图，图18为图17中靶材表面磁力线的磁场强度水平分量值的分布图。如图17所示，磁控管的内磁极件22的磁力线发射面和外磁极件23的磁力线发射面均为坡面，磁力线27从内磁极件22和外磁极件23的磁力线发射面穿出并穿过靶材28。在靶材28的表面，磁力线27包络的水平分量值为磁力线27包络在X轴方向上的分量值。磁力线分布区域为磁力线在靶材表面分布的区域。通过有限元分析软件对本发明图17中磁力线分布区域的磁场强度水平分量和背景技术图2中磁力线分布区域的磁场强度水平分量分别进行模拟，得出图18中所示的磁力线分布区域对应的磁场强度水平分量值的分布图。如图17和图18所示，磁力线分布区域包括磁力线包络中心区域和磁力线包络边缘区域。由于本发明中内磁极件22的磁力线发射面和外磁极件23的磁力线发射面均为坡面，因此从磁控管的内磁极件22和外磁极件23表面穿出的磁力线与靶材28的表面不垂直。从图18中模拟的结果可以看出，本发明中磁力线包络中心区域的磁场强度水平分量值小于背景技术中磁力线包络中心区域的磁场强度水平分量值，并且本发明中磁力线包络边缘区域的磁场强度水平分量值大于背景技术中磁力线包络边缘区域的磁场强度水平分量值。也就是说，与背景技术相比，本发明的技术方案提高了磁力线包络边缘区域的磁场强度水平分量值以及降低了磁力线包络中心区域的磁场强度水平分量值，使磁场强度水平分量值在靶材表面的分布变得更加平缓均匀，因此提高了靶材表面磁力线分布区域的宽度，从而提高了磁力线分布区域对应的靶材的腐蚀区域的宽度。图19为本发明中靶材的腐蚀示意图，如图19所示，由于本发明提高了磁力线包络边缘区域的磁场强度水平分量值，因此与背景技术相比，本发明提高了该边缘区域对电子的束缚能力，使被束缚在该边缘区域对应的靶材表面的电子的数量增多，增加了产生的氩离子的浓度，从而提高了磁力线包络边缘区域对应的靶材的腐蚀深度，使该边缘区域对应的靶材的腐蚀深度变深；由于本发明降低了磁力线包络中心区域的磁场强度水平分量值，因此与背景技术相比，本发明降低了该中心区域对电子的束缚能力，使被束缚在该中心区域对应的靶材表面的电子的数量减少，减少了产生的氩离子浓度，从而降低了磁力线包络中心区域对应的靶材的腐蚀深度，使该中心区域对应的靶材的腐蚀深度变浅。综上所述，由于本发明提高了磁力线包络边缘区域对应的靶材的腐蚀深度以及降低了磁力线包络中心区域对应的靶材的腐蚀深度，以提高靶材上腐蚀区域的宽度和降低腐蚀区域的深度，从而提高了靶材的利用率和靶材上腐蚀区域的均匀性。本发明无需改变内磁极和外磁极间的间距，仅需通过改变内磁极件的磁力线发射面和外磁极件的磁力线发射面的形状而改变磁场强度水平分量在靶材表面的分布，即可实现在不改变内磁极和外磁极间的间距的情况下，整体上提高磁力线分布区域对应的靶材的腐蚀区域的宽度，以及整体上降低磁力线分布区域对应的靶材的腐蚀区域的深度，从而提高了靶材的利用率和靶材上腐蚀区域的均匀性。

进一步地，本发明中的内磁极件22的材料和外磁极件23的材料均可以为不锈钢，采用不锈钢作为材料使内磁极件22和外磁极件23不易磨损。

本发明实施例二还提供了一种半导体设备。该半导体设备包括反应腔室、磁控管和用于向该反应腔室提供射频功率的射频装置，该反应腔室包括腔体和靶材，磁控管设置于靶材的非溅射面一侧，该磁控管采用上述实施例一中所述的磁控管。具体地，本实施例中，靶材设置于腔体的顶部时，靶材的非溅射面一侧为靶材的上方，磁控管设置于靶材的上方；或者靶材设置于腔体的底部时，靶材的非溅射面一侧为靶材的下方，磁控管设置于靶材的下方。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种磁控管，包括：磁轭、内磁极、外磁极、内磁极件和外磁极件，所述内磁极和所述外磁极设置于所述磁轭之上，所述外磁极围绕于所述内磁极的周围，所述内磁极件设置于所述内磁极之上，所述外磁极件设置于所述外磁极之上，其特征在于，所述内磁极件的磁力线发射面和所述外磁极件的磁力线发射面均为坡面。

2.根据权利要求1所述的磁控管，其特征在于，所述内磁极件的磁力线发射面为平坡面或者弧坡面。

3.根据权利要求2所述的磁控管，其特征在于，若所述内磁极件的磁力线发射面为平坡面时，所述内磁极件的形状为锥体、带有内陷锥体形状的柱状体或者纵截面为直角三角形的柱状体。

4.根据权利要求2所述的磁控管，其特征在于，若所述内磁极件的磁力线发射面为弧坡面时，所述内磁极件的形状为半球体、带有内陷半球体形状的柱状体或者带有内陷四分之一球体形状的柱状体。

5.根据权利要求1所述的磁控管，其特征在于，所述外磁极件的磁力线发射面为平坡面或者弧坡面。

6.根据权利要求5所述的磁控管，其特征在于，若所述外磁极件的磁力线发射面为平坡面时，所述外磁极件的形状为纵截面为直角三角形的环状体、纵截面为带有内陷三角形形状的方形的环状体或者纵截面为等腰三角形的环状体。

7.根据权利要求5所述的磁控管，其特征在于，若所述外磁极件的磁力线发射面为弧坡面时，所述外磁极件的形状为纵截面为半圆形的环状体、纵截面为带有内陷半圆形形状的环状体或者纵截面为带有内陷四分之一圆形形状的环状体。

8.根据权利要求1所述的磁控管，其特征在于，所述内磁极件的磁力线发射面的凸出部设置有倒角。

9.根据权利要求1所述的磁控管，其特征在于，所述外磁极件的磁力线发射面的凸出部设置有倒角。

10.根据权利要求1所述的磁控管，其特征在于，

所述内磁极包括第一磁铁组件，所述第一磁铁组件的顶部设置有第一安装部件，所述第一磁铁组件的底部设置有第二安装部件，所述内磁极件上开设有与所述第一安装部件匹配的第一安装孔，所述磁轭上开设有与所述第二安装部件匹配的第二安装孔；

所述第一安装部件安装于所述第一安装孔内，以使所述第一磁铁组件固定于所述内磁极之上；

所述第二安装部件安装于所述第二安装孔内，以使所述内磁极固定于所述磁轭之上。

11.根据权利要求1所述的磁控管，其特征在于，

所述外磁极包括第二磁铁组件，所述第二磁铁组件的顶部设置有第三安装部件，所述第二磁铁组件的底部设置有第四安装部件，所述外磁极件上开设有与所述第三安装部件匹配的第三安装孔，所述磁轭上开设有与所述第四安装部件匹配的第四安装孔；

所述第三安装部件安装于所述第三安装孔内，以使所述外磁极件设置于所述第二磁铁组件之上；

所述第四安装部件安装于所述第四安装孔内，以使所述第二磁铁组件设置于所述磁轭之上。

12.根据权利要求11所述的磁控管，其特征在于，所述第三安装孔为通孔，所述第四安装孔为通孔。

13.根据权利要求10所述的磁控管，其特征在于，所述磁控管还包括固定部件；所述内磁极件上设置有第一固定孔，所述磁轭上设置有第二固定孔；

所述固定部件，用于通过所述第一固定孔和所述第二固定孔将所述内磁极固定于所述内磁极件和所述磁轭之间。

14.根据权利要求13所述的磁控管，其特征在于，若所述第一磁铁组件的数量为多个，则所述固定部件设置于相邻的二个第一磁铁组件之间的间隙中。

15.根据权利要求11所述的磁控管，其特征在于，所述磁控管还包括固定部件；所述外磁极件上设置有第一固定孔，所述磁轭上设置有第二固定孔；

所述固定部件，用于通过所述第一固定孔和所述第二固定孔将所述外磁极固定于所述外磁极件和所述磁轭之间。

16.根据权利要求13所述的磁控管，其特征在于，若所述第二磁极组件的数量为多个，则所述固定部件设置于相邻的二个第二磁铁组件之间的间隙中。

17.根据权利要求13至16任一所述的磁控管，其特征在于，所述固定部件为螺钉，所述第一固定孔为螺孔，所述第二固定孔为通孔。

18.一种半导体设备，包括反应腔室、磁控管和用于向所述反应腔室提供射频功率的射频装置，所述反应腔室包括腔体和靶材，所述磁控管设置于所述靶材的非溅射面一侧，其特征在于，所述磁控管采用如权利要求1至17任一所述的磁控管。

Images