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钛铂金加热薄膜电阻研究 在电化学领域，铂作为阳极材料使用，性能优良，特别是在酸性介质里的电化学阳极析氧过程中，铂的抗氧化性能与电催化性能是其它材料难以媲美的，所以在许多重要的电化学生产领域，如过氧化氢、过硫酸铵等的生产都以铂作为阳极材料。但是铂资源稀缺，价格昂贵，制约了铂电极的使用。人们研究用镀铂材料来代替纯铂制品，既降低成本，又可狭得铂阳极的优良性能，已取得了很好的效果。与铂系金属氧化物涂层阳极相比，镀铂钛电极具有较高的析氧电位，其使用寿命也较长，作为不溶性阳极、阴极应用于电解工业已有许多报道。 1.尺寸效应 薄膜是人工制作的厚度在1μm以下的固体膜，薄膜一般来说是被制备在一个衬底(如:玻璃、半导体硅等)上，由于薄膜厚度(简称:膜厚)是非常薄的,因此膜厚在很大程度上影响薄膜材料的物理特性(如,电学性质、光学性质、磁学性质、力学性质、铁电性质等)。这种薄膜材料特性受膜厚影响的现象称为尺寸效应。尺寸效应决定了薄膜材料的某些物理、化学特性不同于通常的块体材料，也就是说，同块体材料相比，薄膜材料将具有一些新的功能和特性，因此尺寸效应是薄膜材料(低维材料)科学中的基本而又重要的效应之一。 如由纳米晶组成的超薄铝膜的电阻率呈现尺寸效应，即随薄膜厚度的减小，晶粒度也减小，电阻率增大。利用F-S,M-S模型以及Matthiessen定则分析表明。表面和晶界对传到电子的散射是造成电阻率尺寸效应的重要原因。 2.金属淀积的办法 金属淀积需要考虑的是如何在硅片表面形成具有良好的台阶覆盖能力、良好的接触以及均匀的高质量金属薄膜，物理气相淀积是金属淀积最常用的方法。物理气相淀积（PVD）指的是利用某种物理过程实现物质的转移，即原子或分子由源转移到衬底（硅）表面上，并淀积形成薄膜。这一过程没有化学反应发生。早期使用最广泛的是蒸发法，这种方法具有较高的淀积速率，所制备膜的的纯度较高。但是它固有的缺点又限制了在现今工艺中的应用，包括台阶覆盖能力和与衬底的粘附性较差、淀积多元化合金金属薄膜时成分难以控制。因此溅射法在超大规模集成电路制造中已基本取代蒸发法，但是在分立器件(二极管、三极管等)及要求不高的中小规模集成电路中蒸发还是被广泛应用。 2.1蒸发镀膜 蒸发就是材料熔化时产生蒸气的过程。真空蒸发就是利用蒸发材料在高温时所具有的饱和蒸气压进行薄膜制备。换句话说，蒸发就是指真空条件下加热蒸发源，将被淀积材料加热到发出蒸气，蒸气原子以直线运动通过腔体到达衬底（硅片）表面，凝结形成固态薄膜。因为真空蒸发法的主要物理过程是通过加热蒸发材料，使其原子或分子蒸发，所以又称热蒸发。这种办法优点是设备简单操作容易、所制备的薄膜纯度较高、成膜速率快、生长机理简单等。 图1蒸发装置原理图和相应设备MARK50实物图 缺点是所形成薄膜与衬底附着力小，台阶覆盖能力差等。蒸发现阶段主要是用在小规模集成小规模集成电路及分立器件制造中，另外也被应用在背面镀金上以便更好地提高欧姆接触以及芯片和封装材料的粘合力。 图一中真空系统就是为蒸发过程提供真空环境。真空蒸发过程必须在高真空的环境中进行，否则蒸发的原子或分子与大量残余气体分子碰撞，将使薄膜受到严重污染，甚至形成氧化物或者由于残余分子的阻挡难以形成均匀连续的薄膜。真空环境是由一套真空系统实现的，主要包括前级泵和高真空泵。前级泵主要是机械泵和罗茨泵等，用来对真空室进行粗抽；高真空泵主要有涡轮分子泵和冷泵等，用来实现真空室的高真空状态。图一中所示片架是用来放置硅片，一般可以放置数十片，所以蒸发工艺可以对硅片进行批量加工。片架的旋转方式主要是片架的“公转”加硅片的“自转”，两种方式同时工作，在硅片上形成厚度均匀的金属薄膜，并改善其台阶覆盖能力。 蒸发镀膜的方法有两种，一种是电阻加热蒸发，即用难熔金属（如钨）制成舟状(如图2所示),将材料固定在加热舟上，当电流通过加热舟时材料被不断加热到熔点，蒸发出来形成薄膜，叫做电阻加热蒸发。主要用于某些易熔化、气化材料的蒸镀。蒸发工艺主要在背面淀积金是采用阻蒸的方法。 图2 电阻加热蒸发 第二种是电子束蒸发。电子束蒸发由发射高速电子的电子枪和使电子作圆周运动的均匀磁场组成。在电子枪中，通过对螺旋状灯丝加高压后发射高速电子形成电子束。电子束进入均匀磁场后受洛仑兹力作用而作圆周运动，使电子束准确地射到蒸发材料的表面。其装置如图3所示。电子束蒸发具有以下优点，是真空蒸发镀膜中最重要使用最广泛的方法。 1）电子束蒸发可以使熔点高达3000℃以上的材料蒸发。 2）被蒸发的材料是放在水冷的坩埚内，因而可避免容器材料的蒸发以及容器材料与蒸发材料之间的反应，可实现高纯度薄膜的淀积。 3）热效率高，热量直接加热到蒸发材