薄膜电路的加工过程 .pdfVIP

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摘要：本文介绍了薄膜电路的加工工程：采用磁控溅射金属化后，在图形化工艺过程。

关键词：薄膜电路；磁控溅射，图形化。

1。引言：

微电子器件发展的小型化趋势引导人们关注薄膜电路，由薄膜电路上电子器件的尺度很

小，甚至到达纳米级，集成度大幅度提高，同时还具有器件结构简单、可靠性强、成本低

等诸多优点，被发达国家和国际大公司所重视[1]。一旦材料能批量生产，就可研制出体积

小、功耗低、速度快、存储量大的薄膜电路。

磁控溅射技术在薄膜制备领域的应用十分广泛，可以制备工业上所需要的各种薄膜，如超

硬薄膜、耐腐蚀耐摩擦薄膜、超导薄膜、磁性薄膜、光学薄膜，以及各种具有特殊电学

性能的薄膜等，磁控溅射法又叫高速低温溅射法。是一种十分有效的薄膜沉积方法。与蒸

发法相比，具有镀膜层与基材的结合力强，镀膜层致密、均匀，成份容易控制等优点。在

微电子、光学薄膜、材料等方面用于薄膜的沉积、表面处理等。1852年Grove首次描述溅

射这种物理现象，20世纪40年代溅射技术作为一种沉积镀膜方法开始得到应用和发展。

电子元件的生产过程，通常是由芯片加上引出电极和保护层形成产品。芯片是电子元件的

本体，它是在基板上制备一定形状的电极、引线、绝缘层、介电层、电阻层等，形成预定

的电路图形。芯片制造可分为厚膜电路工艺和薄膜电路工艺。用电镀、喷涂、印刷方法生

成芯片图形属于厚膜工艺，而蚀刻、电灼、激光光刻则属于薄膜工艺，用电镀等方法可

以精密控制图形的形状和层厚，但周期长、效率低，而用丝网印刷生成图形效率高，成

本低，成为电子元件芯片生产的主流工艺。

2。加工过程：

2。1．磁控溅射法制膜

在离子束溅射法成薄膜过程中可把衬底控制在较低的温度范围，它不仅能溅射各种合金和

难熔金属，而且可以溅射像SiO2这样的绝缘膜。溅射膜具有较好的均匀性、重复性以及

良好的台阶覆盖，同时溅射膜可以较精确控制，对于制造细小尺寸的绝缘膜更为有利[2]。

但由于溅射中使用高电压和气体，仪器装置较为复杂，纳米材料的形成受溅射气氛的影响

较大，沉积速率也较低。而随之发展起来的射频磁控溅射技术就可同时达到快速和低温的

要求，其装置结构如图1所示。用射频磁控溅射法制取的SiO2。膜具有结构致密、纯度高

等优点。

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图1射频磁控溅射SiO2装置图

磁控溅射是一种溅射镀膜法，它对阴极溅射中电子使基片温度上升过快的缺点加以改良，

在被溅射的靶极（阳极）与阴极之间加一个正交磁场和电场，电场和磁场方向相互垂直。

当镀膜室真空抽到设定值时，充入适量的氩气，在阴极(柱状靶或平面靶)和阳极(镀膜室壁)

之间施加几百伏电压，便在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电，氩气被电离。在正交的电

磁场的作用下，电子以摆线的方式沿着靶表面前进，电子的运动被限制在一定空间内，增

加了同工作气体分子的碰撞几率，提高了电子的电离效率。电子经过多次碰撞后，丧失了

能量成为“最终电子”进入弱电场区，最后到达阳极时已经是低能电子，不再会使基片过热。

同时高密度等离子体被束缚在靶面附近，又不与基片接触，将靶材表面原子溅射出来沉积

在工件表面上形成薄膜。而基片又可免受等离子体的轰击，因而基片温度又可降低。更换

不同材质的靶和控制不同的溅射时间，便可以获得不同材质和不同厚度的薄膜。射频溅射

的质量受到预抽真空度、溅射时的氩气压强、溅射功率、溅射时间、衬底温度等因素的影

响，要想得到理想的溅射膜，必须优化这些影响因素。纳米薄膜的获得主要通过两种途径：

(1)在非晶薄膜晶化的过程中控制纳米结构的形成；(2)在薄膜的成核生长过程中控制纳米结

构的形成，其中薄膜沉积条件的控制极为重要。在溅射过程中采用高的溅射气压、低的溅

射易于得到纳米结构的薄膜。

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美国B。G。Potter和德国慕尼黑工大Koch研究组都采用溅射法制备纳米半导体镶嵌在介

质膜内的纳米复合薄膜。Baru等人利用Si和SiO2组合靶进行射频磁控溅射获得了Si/SiO2

纳米镶嵌复合薄膜发光材料。溅射法镀制薄膜原则上可溅射任何物质，可以