蒸发刻蚀工艺培训讲义.ppt

蒸发刻蚀工艺培训 芯片工艺部：段会强 2007-02-01 一、蒸发工艺 1.目的 使用蒸镀机在产品表面蒸镀一层均匀的薄膜，以便进行后续制程。 2.环境 无尘车间，温度：22±3℃，湿度：50％～～70％。 3.蒸镀的分类 镀膜方法可以分为气相生成法，氧化法，离子注入法，扩散法，电镀法，涂布法，液相生长法等。气相生成法又可分为物理气相沉积法，化学气相沉积法和放电聚合法等。真空蒸发，溅射镀膜和离子镀等通常称为物理气相沉积法，是基本的薄膜制备技术。对于LED制程，主要使用的是真空蒸发（电子束蒸镀、热蒸镀等）及化学气相生成法。 4.真空蒸发 真空蒸发镀膜法是在真空室中，加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸汽流，入射到固体（称为衬底或基片）表面，凝结形成固态薄膜的方法。真空蒸发镀膜又可以分为 热电阻蒸发、电子束蒸发、高频感应蒸发和激光束蒸发等。 4.1 电阻加热蒸发法（Thermal） 采用钽，钼，钨等高熔点金属，做成适当形状的蒸发源，其上装入待蒸发材料，让气流通过，对蒸发材料进行直接加热蒸发，或者把待蒸发材料放入氧化铝，氧化铍等坩锅中进行间接加热蒸发，这就是电阻加热蒸发法。 上图：使用钨舟进行蒸镀 右图：蒸镀机外观图 上图：蒸镀用镀锅 利用电阻加热器加热蒸发的镀膜机结构简单，造价便宜，使用可靠，可用于熔点不太高的材料的蒸发镀膜，尤其适用于对镀膜质量要求不太高的大批量的生产中 。 电阻加热方式的缺点是：加热所能达到的最高温度有限，加热器的寿命液较短。 热蒸镀法蒸镀常见异常： （1）蒸镀源材料飞溅 （2）蒸镀金属错误 （3）蒸镀选错程序 （4）热蒸镀有铜（Cu）镀上 （5）蒸镀掉金 （6）蒸镀后有花纹、斑点 （7）蒸镀断钨舟 （8）蒸镀膜厚计异常 4.2 电子束蒸镀法（E-BeamE-Gun） 将蒸发材料放入水冷坩锅中，直接利用电子束加热，使蒸发材料气化蒸凝结在基板表面成膜，是真空蒸发镀膜技术中的一种重要的加热方法和发展方向。电子束蒸发克服了一般电阻加热蒸发的许多缺点，特别适合制作高熔点薄膜材料和高纯薄膜材料。 依靠电子束轰击蒸发的真空蒸镀技术，根据电子束蒸发源的形式不同，又可分为环形枪，直枪，e型枪和空心阴极电子枪等几种。 e型电子枪，即270摄氏度偏转的电子枪克服了直枪的缺点，是目前用的较多的电子束蒸发源之一。e型电子枪可以产生很多的功率密度，能融化高熔点的金属，产生的蒸发粒子能量高，使膜层和基底结合牢固，成膜的质量较好。缺点使电子枪要求较高的真空度，并需要使用负高压，真空室内要求有查压板，这些造成了设备结构复杂，安全性差，不易维护，造价也较高。 电子束蒸发源的优点为： （1）电子束轰击热源的束流密度高，能获得远比电阻加热源更大的能量密度。可以将高达3000度以上的材料蒸发，并且能有较高的蒸发速度； （2）由于被蒸发的材料是置于水冷坩锅内，因而可避免容器材料的蒸发，以及容器材料与蒸镀材料之间的反应，这对提高镀膜的纯度极为重要； （3）热量可直接加到蒸镀材料的表面，因而热效率高，热传导和热辐射的损失少。 常见问题 （1）坩埚转动卡埚 （2）坩埚破裂 （3）电子束位置打偏 （4）防静电 （5）蒸镀膜厚计异常 5.化学气相沉积法 化学气相沉积(CVD)是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。从理论上来说，它是很简单的：两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到晶片表面上。 5.1 化学气相沉积的分类 　CVD技术常常通过反应类型或者压力来分类，包括低压CVD(LPCVD)，常压CVD(APCVD)，亚常压CVD(SACVD)，超高真空CVD(UHCVD)，等离子体增强CVD(PECVD)，高密度等离子体CVD(HDPCVD)以及快热CVD(RTCVD)。然后，还有金属有机物CVD(MOCVD)，根据金属源的自特性来保证它的分类，这些金属的典型状态是液态，在导入容器之前必须先将它气化。 5.2 等离子体增强化学气相沉积(PECVD) PECVD的技术原理是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电（或