薄膜技術(shù)講義

(Sputter)講師:蕭忠良1金屬濺鍍(Sputter)1.物理氣相沈積(PhysicalVaporDeposition)

之濺鍍(Sputter)1-1.原理:利用電漿(Plasma)所產(chǎn)生的離子，對靶材(Target)的撞擊，使電漿的氣相內(nèi)具鍍物的粒子後，產(chǎn)生沈積現(xiàn)象形成薄膜。21-2.目的:在晶片(wafer)上，濺鍍Ti/W&Au

即UBM(underbarriermetal)層。1-3.UBM層:Ti/W4500?&Au1000?WaferTi/W500?TiW/N3000?Ti/W1000?Au1000?31-4.UBM的功能性:(1)附著(Adhesion)(2)屏障(Barrier)(3)導(dǎo)電(Conductive)1-5.UBM的重要性:(1)附著不良導(dǎo)致:UBM層分離(2)屏障不良導(dǎo)致:Ti/W層氧化、金擴(kuò)散與鋁形成合金(3)導(dǎo)電不良導(dǎo)致:Bump缺陷或未生成4SputterProcess1.Dryetch(移除Al氧化層:60~70?)1-1.Arbombard1-2.RF-Etch2.Sputter(Ionbombard)2-1.DcSputter2-2.MagnetronDcSputter2-3.RFSputter5Sputter(Ionbombard)Plasma++++++++++++++HighVoltage+ArAr++positive-negativeArgasTiorAuTargete-WaferAr+Ar+Ar+6DryEtch(Arbombard)Plasma++++++++++++++HighVoltage+ArArgasGrid+ArSubstratee-PBNArArAr7DCEtchForNonConductiveMaterialSituation:Allpositiveandnegativewillbebound.(noplasmasurvive)8RFEtchForNonConductiveMaterialSituation:electroncanmovefreelyatchamber(plasmasurvive)9Self-biasForRFSupplySituation:ThesubstrateisalwaysnegativePrinciple:Duetotheelectronhavehighermobilitythenumberofelectronhittingthesubstrateishigherthanthenumberofions+Ar+Ar+Ar+Ar10NegativePotentialonSubstrateFormula:Va/Vb=(Ab/Aa)4(plasmaispositiveslightly)Situation:Thesubstrateisalwaysnegative11MagnetronDcSputter目的:1.增加電子行徑距離(增加離子密度)2.使離子對靶的轟擊較均勻原因:1.高真空環(huán)境可增加離子在暗區(qū)動能與自由半徑，但離子密度與Ar利用率下降2.增加靶材使用壽命12Presputter不同濺鍍物污染靶材濺鍍初期合金靶材的原子穩(wěn)定度MetalAMetalB沉積時間13SputterStressStress=內(nèi)應(yīng)力+外應(yīng)力+熱應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力:外來雜質(zhì)與本身缺陷外應(yīng)力:不同界面材質(zhì)晶格差異熱應(yīng)力:與熱膨脹係數(shù)有關(guān)Compressi