金属淀积20080602.ppt

第十一章 金属淀积 主要内容 金属化工艺 金属材料的选择 金属淀积的方法 金属淀积的应用 金属化工艺 金属的选择 铝 铝硅合金 铝铜合金 铜 真空蒸发 分立元件或较低集成度的电路 封装工艺中背面淀积金 真空状态的要求 防止氧化 形成均匀的淀积层 减少对晶片污染 蒸发方法 灯丝蒸发 通过把被蒸镀物体加热，利用其在高温时的饱 和蒸汽，来淀积薄膜。 灯丝蒸发缺陷 灯丝各部位温度不均匀，难以精确控制 污染 不适用于合金淀积 闪蒸 常用四种溅射方法 二级溅射（直流） 二级溅射（射频） 三级溅射 磁控溅射 三级溅射 独立的大电流灯丝产生电离氩原子所需的电 子，膜密度更大，淀积效果好。 金属化学气相淀积 LPCVD淀积钨 溅射淀积的优点 靶材的成分不会改变(淀积合金膜或绝缘膜) 阶梯覆盖度良好 薄膜黏附性好 多层结构淀积 金属薄膜的用途 MOS栅极和电容器极板 熔断丝 背面电镀 MOS栅极 熔断丝 背面电镀 封装过程中 ，把金淀积在晶片的背面， 金作为一种焊接材料应用。 ■本节总结 MOS栅极和电容器极板 熔断丝 背面电镀 布置作业 P285 7、8 熔断丝存储阵列 薄膜熔断丝 金属淀积方法 真空蒸发 溅射淀积 金属薄膜的用途 金属化学气相淀积 * * 表面连线和过孔 金属淀积方法和应用 金属淀积方法 真空蒸发 溅射淀积 金属化学气相淀积 真空蒸发器 电子束蒸发 闪蒸 灯丝线圈加热器 灯丝蒸发 电子束加热装置结构 电子束蒸发 闪蒸蒸发源 阶梯覆盖问题 覆盖良好 覆盖过薄 阶梯阴影 行星状晶片夹持装置 溅射淀积 利用离子在电场中加速后具有一定动能的特点，将 离子引向欲被溅射的靶电极。 在离子能量合适的情况下，入射的离子将在与靶表 面的原子的碰撞过程中使后者溅射出来。这些被溅 沿着一定的方向飞向衬底，淀积在晶片上形成薄 膜。（Al，Al合金，Ti，TiW合金，W） 溅射工艺原理 溅射工艺设备 直流溅射方法可以很方便地溅射沉积各类金属薄膜，但这一方法的前提之一是靶材应具有较好的导电性。 直流溅射 设备的两电极之间接上直流电， 靶接负电压呈阴极，衬底呈阳极。 溅射速率由工作电流决定，要用直流溅射方法溅射导电性 较差的非金属靶材，就需要大幅度地提高直流溅射装置电源 的电压。 射频溅射是指设备的两电极之间接上交流电源时的情况。 是适用于各种金属和非金属材料的一种淀积方法。 射频溅射 当交流电源的频率低于50kHz时， 气体放电的情况与直流时候的相比没有什么根本的改变。 当频率超过50kHz以后 在两极之间不断振荡运动的电子将可从高频电场中获得足够的能量并使得气体分子电离。 一般来说，在溅射中使用的高频电源频率已属于射频范围，其频率区间为5~30MHz。国际上通常采用的射频频率多为美国联邦通讯委员会（FCC）建议的13.56MHz。 射频溅射装置 磁控溅射 这种磁场设置的特点是在靶材部分表面上方安装磁极，使磁场与电场方向相垂直，从而将电子的轨迹限制到靶面附近，提高电子碰撞和电离的效率，而不让它去轰击作为阳极的衬底。 磁控溅射技术作为一种淀积速度较高， 工作气体压力较低的溅射技术具有其独特的优越性。 磁控溅射系统 2WF6+3Si→2W+3SiF4 WF6+3H2→W+6SiH LPCVD淀积硅化钨和硅化钛层 WF6+2SiH4→WSi2+6HF+H2 TiCl4+2SiH4→TiSi2+4HCl+2H2 PVD(Physical Vapor Deposition)物理气相淀积 是通过蒸发，电离或溅射等物理过程，在衬底表面产生 淀积。 CVD（Chemical Vapor Deposition）化学气相淀积 把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸 气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生 化学反应生成薄膜的过程。 * *