03.导电材料.ppt

* 图2是一个MOS器件薄膜电阻的组成部分。因为在结上覆盖了一层高电导率层硅化物，抗氧化并减小了扩散电阻；同时因为增加了有效接触面积，所以也减小了接触电阻（Rcontact）。 * 芯片中的金属层 * * 2.4 薄膜导电材料 薄膜导电材料的发展 高温薄膜导电材料——TiW-Au 贱金属薄膜导电材料 * 作业P88： 4，5，6，7 * * * 溅射法——它利用带有电荷的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。这些被溅射出来的原子将带有一定的动能，并且会沿着一定的方向射向衬底，从而实现在衬底上薄膜的沉积。 分为磁控溅射、离子束溅射。 物理气相沉积——溅射法 在上述过程中，离子的产生过程与等离子体的产生或气体的辉光放电过程密切相关。 * * + 0 高能 Ar+ 离子 被溅射的 金属原子 金属原子 阴极(-) 弹回的氩离子和自由电子复合形成中性原子 * 尾气 e- e- e- DC 直流二极管 溅射装置 衬底 1) 电场产生 Ar+ 离子 2) 高能Ar+ 离子和 金属靶撞击 3) 将金属原子 从 靶中撞击 阳极(+) 阴极 (-) 氩原子 电场 金属靶 等离子体 5) 金属淀积在衬底上 6) 用真空泵将多余 物质从腔中抽走 4) 金属原子向衬底迁移. 进气 + + + + + * * * * 离子镀技术是结合蒸发与溅射两种薄膜沉积技术而发展的一种物理气相沉积方法。 在沉积开始之前，先对衬底进行离子轰击，其作用是对衬底表面进行清理，清除其表面的污染物。紧接着，在不间断离子轰击的情况下开始蒸发沉积过程，但要保证离子轰击产生的溅射速度低于蒸发造成的沉积速度。在沉积层初步形成之后，溅射可以持续下去，但也可以停止离子的轰击和溅射。 离子镀主要的应用领域是制备钢及其他金属材料的硬质涂层，比如各种工具耐磨涂层中广泛使用的 TiN、 CrN 等。这一技术被广泛用来制备氮化物、氧化物以及碳化物涂层。 物理气相沉积——离子镀技术 * 离子镀的主要优点在于它所制备的薄膜与衬底之间具有良好的附着力，并且薄膜结构致密。这是因为，在蒸发沉积之前以及沉积的同时采用离子轰击衬底和薄膜表面的方法，可以在薄膜与衬底之间形成粗糙洁净的界面，并形成均匀致密的薄膜结构和抑制柱状晶生长，其中前者可以提高薄膜与衬底间的附着力，而后者可以提高薄膜的致密性，细化薄膜微观组织。 离子镀的另一个优点是它可以提高薄膜对于复杂外形表面的覆盖能力。这是因为，与纯粹的蒸发沉积相比，在离子镀过程中，原子将从与离子的碰撞中获得一定的能量，同时加上离子本身的轰击等，这些均造成原子在沉积至衬底表面时具有更高的动能和迁移能力。 物理气相沉积——离子镀技术 * * * CVD法是利用化学反应的方式在反应室内将反应物(通常为气体)生成固态产物并沉积在芯片表面的一种薄膜沉积技术。 通常，把用作制作单晶硅膜的 CVD称为外延。 化学气相沉积主要反应过程包括高温分解、光分解、还原反应，氧化反应和氧化还原反应。 高温分解： 通常在无氧的条件下，通过加热化合物分解（化学键断裂）；如金属氢化物，金属的羰基化合物，和其它有机金属化合物分解生成金属薄膜。 SiH4(g) → Si(s) + 2H2(g) (650oC) Ni(CO)4(g) → Ni(s) + 4CO(g) (180oC) 化学气相沉积(CVD) * 还原反应： 反应物分子和氢发生的反应； 如金属卤化物，金属的羟基化合物，和卤氧化物等，热稳定性比 较好，需要有还原剂才能将这些元素还原、置换出来。 SiCl4(g) + 2H2(g) → Si(s) + 4HCl(g) (1200oC) WF6(g) + 3H2(g) → W(s) + 6HF(g) (300oC) 氧化反应： 反应物原子或分子和氧发生的反应； 利用氧作为氧化剂制备氧化物薄膜。如： SiF4(g) + O2(g) → SiO2(s) + 2H2 (g) (450oC) SiCl4(g) + 2H2(g) + O2(g) → SiO2(s) + 4HCl(g) (1500oC) 光分解： 利用辐射使化合物的化学键断裂分解； 氧化还原反应： 氧化反应与还原反应地组合，反应后形成两种新的化合