一、濺射準備保持真空腔體尤其是濺射系統潔凈是非常重要的。任何由潤滑油和灰塵以及前期鍍膜所形成的殘留物會(huì )收集水氣及其他污染物，直接影響真空度獲得和增加成膜失敗的可能性。短路或靶材起弧，成膜表面粗糙及化學(xué)雜質(zhì)含量超標經(jīng)常是由于不潔凈的濺射室、濺射槍和靶材引起的。 為保持鍍膜的成分特性，濺射氣體(氬氣或氧氣)必須清潔并干燥，濺鍍腔內裝入基材后便需將空氣抽出，達到工藝所要求的真空度。 暗區屏蔽罩，腔體壁及鄰近表面也需要保持潔凈。在清洗真空腔體時(shí)我們建議采用玻璃球拋丸法處理有污垢的部件同時(shí)用壓縮空氣清除腔體四周前期濺射剩余物，再用氧化鋁浸漬過(guò)的沙紙輕輕的對表面進(jìn)行拋光。紗紙拋光后, 再用酒精，丙酮和去離子水清洗，同時(shí)建議使用工業(yè)吸塵器進(jìn)行輔助清潔。 高展金屬生產(chǎn)的靶材采用真空密封塑料袋包裝,?內置防潮劑。使用靶材時(shí)請不要用手直接接觸靶材。注意：使用靶材時(shí)請配帶干凈而且不會(huì )起絨的保護手套，避免用手直接接觸靶材二、靶材清潔靶材清潔的目的是去除靶材表面可能存在的灰塵或污垢。?金屬靶材可以通過(guò)四步清潔，靠前步用在丙酮中浸泡過(guò)的無(wú)絨軟布清潔；第二步與靠前步類(lèi)似用酒精清潔；第三步用去離子水清洗。在用去離子水清洗過(guò)后再將靶材放置在烘箱中以100攝氏度烘干30分鐘。?氧化物及陶瓷靶材的清洗建潔用“無(wú)絨布”進(jìn)行清潔。第四步在清除完有污垢的區域后，再用高壓低水氣的氬氣沖洗靶材， 以除去所有可能在濺射系統中會(huì )造成起弧的雜質(zhì)微粒三、靶材安裝靶材安裝過(guò)程中較重要的注意事項是一定要確保在靶材和濺射槍冷卻壁之間建立很好的導熱連接。如果用冷卻壁的翹曲程度嚴重或背板翹曲嚴重會(huì )造成靶材安裝時(shí)發(fā)生開(kāi)裂或彎曲，背靶到靶材的導熱性能就會(huì )受到很大的影響，導致在濺射過(guò)程中熱量無(wú)法散發(fā)較終會(huì )造成靶材開(kāi)裂或脫靶?為確保足夠的導熱性，可以在陰較冷卻壁與靶材之間加墊一層石墨紙。請注意一定要仔細檢查和明確所使用濺射槍冷卻壁的平整度，同時(shí)確保O型密封圈始終在位置上 [詳情]

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，半導體器件的種類(lèi)不斷增多。原始點(diǎn)接觸晶體管、合金晶體管、合金擴散晶體管、臺面晶體管、硅平面晶體管、TTL集成電路和N溝硅柵平面MOS集成電路等，其制造工藝及工藝之間的各道工序也有所差別。在硅平面晶體管工藝過(guò)程中，電較材料的制備技術(shù)是一項關(guān)鍵工藝，典型的制備技術(shù)主要有兩類(lèi)：一類(lèi)是電子束蒸發(fā)鍍膜技術(shù)，另一類(lèi)是磁控濺射鍍膜方法。長(cháng)期以來(lái)，在生產(chǎn)實(shí)踐中由于電了束蒸發(fā)與磁控濺射這兩種方法制備晶體管微電較各具優(yōu)勢，而且各自采用的設備和工藝不同，因而其產(chǎn)品質(zhì)量孰優(yōu)孰次一直存在爭論。本文就這一問(wèn)題展開(kāi)研究，詳細分析了常用電較材料Al通過(guò)這兩種方法制備成薄膜電較的膜厚控制、附著(zhù)力、致密性、電導率和折射率等重要性能指標，測試結果分析表明磁控濺射鋁膜的綜合性能優(yōu)于電子束蒸發(fā)。1實(shí)驗設備及優(yōu)化工藝參數1.1電子束蒸發(fā)設備及優(yōu)化工藝參數選用CHA-600型電子束蒸發(fā)臺。它主要由真空鍍膜室、真空系統和真空測量?jì)x器的一部分構成。真空鍍膜室主要由鐘罩、球面行星轉動(dòng)基片架、基片烘烤裝置、磁偏轉電子槍、蒸發(fā)檔板及加熱裝置等構件所組成;真空系統主要由機械泵的冷凝泵組成，選用冷凝泵可以更容易地抽到高真空狀態(tài)，避免了油擴散泵返油而產(chǎn)生污染真空室的現象;用離子規來(lái)測量真空度。坩堝選用石墨坩堝，避免了坩堝與Al反應生成化合物而污染Al膜，坩堝的位置處在行星架的球心位置，從而保證成膜厚度的均勻性。蒸鍍過(guò)程中膜厚的測量選用石英晶體膜厚監控儀。電子束蒸發(fā)鍍Al的典型工藝參數為：真空度：2.6×10-4Pa;蒸發(fā)速率：20—2高等/s;基片溫度：120°C;蒸距：1125px;蒸發(fā)時(shí)間：25min;電子槍電壓：9Kv;電子槍電流：0.2A。1.2濺射設備及優(yōu)化工藝參數選用ILC-1012MARKⅡ1012濺射裝置;操作簡(jiǎn)單，并能保證產(chǎn)品質(zhì)量的均一性。此濺射臺主要由片盒卸室SL，片盒交換室TL，清洗室CL和濺射成膜室SP組成。所有濺射過(guò)程都是在這四個(gè)室中完成的，避免了空氣和雜質(zhì)的污染，能夠獲得高質(zhì)量的膜層。磁控濺射鍍Al的典型工藝參數為：本底真空度1.3×10-4Pa以下;濺射速率：8000A/min或者10000A/min基片溫度：200°C;靶-基距：125px;陰較電壓：420V(在300—600V之間);電流：13A;濺射真空度：0.13—1.3Pa;濺射角：5—8°;濺射時(shí)間：2min/片，具體時(shí)間視片數而定。2性能測試與分析為了獲得性能良好的半導體電較Al膜，我們通過(guò)優(yōu)化工藝參數，制備了一系列性能優(yōu)越的Al薄膜。通過(guò)理論計算和性能測試，分析比較了電子束蒸發(fā)與磁控濺射兩種方法制備Al膜的特點(diǎn)。2.1膜厚嚴格控制發(fā)Al膜的厚度是十分重要的，因為Al膜的厚度將直接影響Al膜的其它性能，從而影響半導體器件的可靠性。對于高反壓功率管來(lái)說(shuō)，它的工作電壓高，電流大，沒(méi)有一定厚度的金屬膜會(huì )造成成單位面積Al膜上電流密度過(guò)高，易燒毀。對于一般的半導體器件，Al層偏薄，則膜的連續性較差，呈島狀或網(wǎng)狀結構，引起壓焊引線(xiàn)困難，造成不易壓焊或壓焊不牢，從而影響成品率;Al層過(guò)厚，引起光刻時(shí)圖形看不清，造成腐蝕困難而且易產(chǎn)生邊緣腐蝕和“連條”現象。采用電子束蒸發(fā)，行星機構在沉積薄膜時(shí)均勻轉動(dòng)，各個(gè)基片在沉積Al膜時(shí)的幾率均等;行星機構的聚焦點(diǎn)在坩堝蒸發(fā)源處，各個(gè)基片在一定真空度下沉積速率幾乎相等。采用磁控濺射鍍膜方法，由于沉積電流和靶電壓可以控制，也即是濺射功率可以調節并控制，因此膜厚的可控性和重復性較好，并且可在非常大表面上獲得厚度均勻的膜層。Al膜厚度的測量可采用金屬膜厚測量?jì)x，它是根據渦流原理設計制造的無(wú)損測厚儀。根據工藝參數，我們制備了一批試樣，樣品經(jīng)測試，濺射Al薄膜的平均厚度是1.825μm，電子束蒸發(fā)Al薄膜的平均厚度是1.663μm,均符合半導體器件電較對Al膜厚的要求(小信號為1.7±0.15μm;大功率為2.5±0.3μm。為了更進(jìn)一步地觀(guān)測膜厚及表面形貌，樣品放入環(huán)境掃描電子顯微鏡philipsXL30-ESEM中進(jìn)行觀(guān)測，并根據視頻打印機輸出的SEM圖片可以看出，電子束蒸發(fā)的膜厚分散度非常大，即均勻性較差。2.2附著(zhù)力附著(zhù)力反映了Al膜與基片之間的相互作用力，也是保證器件經(jīng)久耐用的重要因素。濺射原子能量比蒸發(fā)原子能量高1—2個(gè)數量級。高能量的濺射原子沉積在基片上進(jìn)行的能量轉換比蒸發(fā)原子高得多，產(chǎn)生較高的熱能，部分高能量的濺射原子產(chǎn)生不同程度的注入現象，在基片上形成一層濺射原子與基片原了相互溶合的偽擴散層，而且，在成膜過(guò)程中基片始終在等離子區中被清洗和激活，清除了附著(zhù)力不強的濺射原子，凈化且激活基片表面，增強了濺射原子與基片的附著(zhù)力，因而濺射Al膜與基片的附著(zhù)力較高。測定附著(zhù)力所采用的方法是測量Al膜從基片上剝離時(shí)所需要的力或者能量，我們采用剝離水法來(lái)測定附著(zhù)力。設薄膜單位面積的附著(zhù)能為γ，則寬度為b,長(cháng)度為a的薄膜的總附著(zhù)能E=abγ(1)用于剝離該薄膜的力F所作的功Wp=Fa(1-sin(θ))(2)如果是靜態(tài)剝離并忽略薄膜彎曲時(shí)所產(chǎn)生的彈性能，則F所作的功近似等于薄膜的總附著(zhù)能，即Wp=E,于是F=bγ/(1-sin(θ))(3)(3)式中F隨著(zhù)θ角的變化而變化，不能真實(shí)反映薄膜的附著(zhù)性能。當所加剝離力與薄膜垂直，即θ=0°時(shí)，則式簡(jiǎn)化為F=bγ(4)根據測量所得的F便可計算出附著(zhù)能γ=F/b。如果要直接計算單位長(cháng)度的附著(zhù)力f，根據定義并采用上述方法(θ=0°)進(jìn)行剝離可得f=γ�？梢�(jiàn)，附著(zhù)力的大小和附著(zhù)能γ的數據相同，由于A(yíng)l膜的附著(zhù)能γ較高，所以其附著(zhù)力非常大。實(shí)驗測得的數據是：濺射Al膜的平均附著(zhù)力25N，電子束蒸發(fā)Al膜的平均附著(zhù)力為9.8N。這些數據和理論分析結論一致。2.3致密性考慮Al膜的致密性就相當于考慮Al膜的晶粒的大小，密度以及能達到均勻化的程度，因為它也直接影響Al膜的其它性能，進(jìn)而影響半導體嘩啦的性能。氣相沉積的多晶Al膜的晶粒尺寸隨著(zhù)沉積過(guò)程中吸附原子或原子團在基片表面遷移率的增加而增加。由此可以看出Al膜的晶粒尺寸的大小將取決環(huán)于基片溫度、沉積速度、氣相原子在平行基片方面的速度分量、基片表面光潔度和化學(xué)活性等因素。由于電子束蒸發(fā)的基片溫度Ts=120°C，蒸發(fā)速率20—2高等/s，蒸汽Al原子的能量為0.1—0.3eV，而濺射的基片溫度Ts=120°C，濺射速率8000A/min(133.3A/s)或10000A/min(166.7A/s)，濺射閾為13eV，濺射Al原子的能量比電子束蒸發(fā)的Al原了能量高1—2個(gè)數量級，所以電子束蒸發(fā)的Al原子碰到基片，很快失去能量，且遷移率很小，故原子在表面上重新排列較困難，即沉積的地方就是定位的地方成原子之間的空隙非常大，有面粗糙度很大;濺射的基片溫度較高，Al原子能量也較高，在而基片表面的原子遷移率加大，使得薄膜表面橫向動(dòng)能非常大，易于連結殂成光滑的表面，穩定性較高，晶粒非常大，原子間距較小，因而形成的薄膜表面粗糙芳減小。通過(guò)環(huán)境掃描電子顯微鏡philipsXL30-ESEM觀(guān)測，并分析兩種Al膜的晶粒大小及表面形貌的SEM照片也能驗證這一結論，電子束蒸發(fā)的平均粒徑為266.8nm，濺射的平均粒徑為1.528μm，雖然電子束蒸發(fā)Al膜的粒徑明顯小于濺射的Al薄膜，但是電子束蒸發(fā)的Al原子較終不得靠得很近，當中存在很多間隙，而且濺射的Al原子相互靠得很緊，從側面觀(guān)測，濺射的Al膜平滑而且色澤光亮，說(shuō)明濺射Al膜的致密較好。濺射的晶粒非常大還有一個(gè)好處，減小了晶界面積，從而減少電遷移短路通道的數目，有利于增強Al膜的抗電遷移能力，延長(cháng)Al膜的平均壽命。但晶粒尺寸不可太大，否則影響Al膜細線(xiàn)條圖形的光刻質(zhì)量。同時(shí)，濺射的Al膜晶粒雖大，但可以通過(guò)的后面的熱處理使之細化并使性能更加優(yōu)越。2.4電導率金屬與半導體接觸并非一定能夠形成一個(gè)純電阻性接觸。如果接觸電阻太大，即電阻率低，則外加的信號電壓就會(huì )有相當大的一部分降落在接觸電阻上，造成不必要的電壓降和功率損耗，所以要想獲得低阻的歐姆接觸，膜層的電阻率應盡量小，電導率應盡量高。Al膜的電阻率與Al塊材的非常接近。電阻率隨結晶粒徑的減小而增加。由于電子束蒸發(fā)Al膜的結晶粒徑明顯小于濺射，所以濺射的電阻率小于電子束蒸發(fā)，其電導率較高。2.5折射率折射率一般可以反映薄膜的致密程度，隨致密程度的增加而增加，而我們所制備的電較引線(xiàn)Al膜要求致密性好，這就可能通過(guò)測試折射率的大小來(lái)定性地判斷Al膜的致密性。而折射率可以通過(guò)反射率間接地換算得到。金屬膜的特性一般用折射率NM=n-ik來(lái)表征，設金屬膜厚度為dM,折射率為NM=n-ik,位相厚度為δM=2πNMdM/λ,若考慮垂直入射，金屬膜與Si基底的組合導納為YM=((ngcos(δM)+iNMsin(δM))/(cos(δM)+isin(δM)ng/NM)=YM(1)+iYM(2)(5)從而整個(gè)結構的反射率為RM=|(n0-YM)/(n0+YM)|2={[(n0-YM(1))]2+[YM(1)]2}/{[(n0+YM(1))]2+[YM(1)]2}(6)但其描述和計算過(guò)程過(guò)于復雜，故可以有下面的描述和計算代替。當光束垂直入射到單層薄膜有面時(shí)，反射率RM=(n0n2-NM2)/(n0n2+NM2)(7)則NM={[(1-RM)/(1+RM)]n0n2}1/2(8)式中RM-----------反射率n0------------空氣的反射率NM---------------Al膜的折射率n2-----------Si片的折射率(約為3.5)只要準確測出垂直入射的反射率RM就可以求出Al膜的反射率NM。通過(guò)日本島津生產(chǎn)的UV3101型分光光度計測得的在不同波長(cháng)范圍內的反射率可知，在可見(jiàn)光400—760nm范圍內，Al膜的反射率11#樣品為RM=0.82，8#樣品為RM=0.83，通過(guò)(7)、(8)式計算，得出Al薄膜的反射率NM：8#樣品為NM=0.702,11#樣品為NM=0.688。雖然，濺射Al膜的折射率大于電子束蒸發(fā)的Al膜，濺射Al膜的致密性比電子束蒸發(fā)好。3結論電子束蒸發(fā)和磁控濺射制Al膜是半導體器件電較制備生產(chǎn)中常用的兩種方法，通過(guò)理論與實(shí)驗分析，并對樣品進(jìn)行了膜厚、附著(zhù)力、致密性，電導率、折射率等指標的綜合測試，實(shí)驗表明：電子束蒸發(fā)制得的Al薄膜厚度的可控性和重復性較差及分散度非常大;Al薄膜與Si基片的附著(zhù)力較小;Al薄膜的晶粒雖小，但很疏松，導致其致密性較差;Al膜的電導率、折射率較塊狀Al材小得多。而磁控濺射制得的Al膜的性能指標則比電子束蒸發(fā)的指標優(yōu)越。實(shí)踐證明，磁控濺射方法制備的Al薄膜的綜合性能優(yōu)于電子束蒸發(fā)，所以在生產(chǎn)實(shí)踐中絕大多數采用磁控濺射沉積半導體電較材料，這也是半導體行業(yè)中薄膜行業(yè)的發(fā)展方向。此外，濺射還可以解決電子束蒸發(fā)帶來(lái)的三個(gè)問(wèn)題：①臺階覆蓋度。一般器件的圖形尺寸為2--3μm或更小，要求在1μm左右高的臺階部位盡量能鍍覆膜厚均勻的金屬鍍層。采用電子束蒸發(fā)和行星回旋式基片架機構組成的裝置，難以得到十分理想的覆蓋度。②合金膜的成分控制。隨著(zhù)圓形的微細化，為確�？煽啃圆⑻岣叱善仿什捎肁l-Si、Al-Cu、Al-Si-Cu等Al合金膜代替純金屬Al膜。如果采用電子束蒸發(fā)來(lái)制取合金膜，由于組分蒸氣壓不同會(huì )引起分解，很難控制合金膜使其達到所要求的成分。③裝卡基片復雜，難于實(shí)現自動(dòng)化。在高度復雜的元器件制造工藝中，為提高可靠性和重復性，應盡量減少人工操作，提高自動(dòng)化操作水閏。采用電子束蒸發(fā)，行星回旋式支架上只能一個(gè)一個(gè)地裝卡Si片，而且只能采取單批式蒸鍍。因此，難于實(shí)現自動(dòng)化操作。 [詳情]

1、靶材密度，這個(gè)是較主要的，好的靶密度至少達到97%以上，所以大家買(mǎi)回靶來(lái)以后可以根據重量體積來(lái)計算一下，靶的密度和理論塊體的密度的比例有多少，低于90%不符合標準。2、開(kāi)裂問(wèn)題，套磁靶很容易開(kāi)裂，所以大家一定要求用cu的背板，這個(gè)是必須的，另外靶材不宜太厚，小于5mm較好了。金屬靶是不大會(huì )開(kāi)裂的，否則它的密度肯定很差。3、電導率對于A(yíng)ZO，ITO靶材來(lái)說(shuō)非常重要的，買(mǎi)回來(lái)可以測測他們的電導率是多少，不同公司用的粉不同，電導率有很大差別，電阻率越小做出來(lái)的膜導電性肯定越好。 [詳情]