《薄膜材料》PPT课件

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1、复习一薄膜导体材料的要求（1）电导率高。（2）接触电阻小、不发生化学反应、互扩散。（3）容易形成薄膜。（4）抗电迁移能力强。（5）与基片的附着性好。（6）与整个电路中的元件有相容性。（7）适合多层布线。（8）对环境有高度稳定性。（9）焊接性能好，焊接效果好。（10）成本低，工艺简单。1二、铝膜导体材料1.铝膜有以下优点：（1）电导率高；（2）与各种类型的硅等半导体形成欧姆型接触；（3）附着性能好；（4）易于蒸发和光刻；（5）与金丝和铝丝的可焊性好，适合于热压和超声焊。2三、金膜导体材料1.金膜有以下优点（1）

2、电导率高；（2）化学性质稳定；（3）抗电迁移能力较铝强，（4）机械性能好，易光刻，成膜方法多；（5）适合于焊锡、热压和超声焊。3三、金膜导体材料2.金膜的缺点附着性差，当金膜用作导电带时，一般都要先“打底”，然后再淀积金，形成金基复合膜。主要的金基复合膜有以下几种：（1）铬—金膜（2）镍铬—金膜4四、薄膜电阻材料1．镍铬和氮化钽电阻材料提供类似电性能：25~300Ω/□、低的TCR(0±50)ppm/℃。2．金属陶瓷电阻材料具有很大电阻率:1000Ω~几kΩ/□。5基片光基片淀积电阻膜（NiCr）电阻膜淀积金

3、属阻挡层薄膜导体/电阻网络淀积光刻的工艺流程淀积导体层（Au）导体层光刻腐蚀导体层和金属阻挡层去掉光刻胶金属阻挡层光刻光刻光刻腐蚀电阻层去掉光刻胶电阻器金导线6本次课教学知识要求1.熟悉薄膜介质材料的特性。2.熟悉钽薄膜材料的特性。72.3薄膜介质材料2.3.1概述薄膜介质材料在混合集成电路中除了用作薄膜电容器的介质之外，还广泛用作保护层和隔离层。8对介质的要求在不同的场合，对介质膜的要求是很不相同的，例如：作为薄膜电容器的介质膜，一般要求介电常数大；作为隔离层的介质膜，则要求绝缘电阻大，为了减小分布电容，要

4、求介电常数愈小愈好；作为保护层的介质膜，则要求绝缘电阻大，致密性好，不吸潮等。9薄膜介质成膜方法在混合集成电路生产中，介质膜主要用真空蒸发（SiO），溅射后阳极氧化（Ta2O5）和射频溅射（Si02）等方法获得；在半导体器件和半导体集成电路生产中，还广泛应用气相化学反应（SiO2、SiN）来淀积介质膜。101.混合集成电路对介质膜的要求（1）具有良好的机械稳定性和机械强度，薄膜附着性好，本征应力小。（2）具有良好的化学稳定性。（3）对水汽不敏感。（4）膜内的缺陷和有害杂质应尽可能少。（5）膜厚大于1000Å，

5、膜尽可能是无定型的，以保证产品的一致性和可靠性。（6）价格便宜，材源丰富，工艺简单，并与电路中的其他元件有相容性。112．薄膜电容器常用的介质材料根据电路对薄膜电容器的要求，其介质材料可以分为两类：低损耗低介电常数介质膜和中介、高介电常数介质膜。122．薄膜电容器常用的介质材料（1）低损耗低介电常数介质膜一氧化硅二氧化硅三氧化二铝（2）中介、高介介质膜钛酸钡（BaTiO3）132.3.2一氧化硅介质膜1.一氧化硅介质膜的基本性质一氧化硅除了应用在混合集成电路中外，还常用于光学仪器上的保护膜。一氧化硅有很高的蒸

6、汽压，在1150℃为1托，1600℃增加到20托。故一氧化硅很容易用真空蒸发淀积。142.3.2一氧化硅介质膜2.3.2一氧化硅介质膜2.一氧化硅介质膜性能的改进可以采用一些措施来改善一氧化硅的特性。（1）减小针孔和其他缺陷的措施在工艺环境卫生、基片清洗、半成品贮存、减小“台阶”效应等方面进行改进。采用更为合理的工艺如连续蒸发，使一氧化硅薄膜电容器的成品率和质量有显著改善。152.3.2一氧化硅介质膜（2）掺杂减低损耗掺入5%三氧化硼（B203）能降低损耗，改善致密度。掺入5%三氧化铝（Al203）也能改善性

7、能。162.4钽薄膜材料2.4.1概述钽是一种高熔点（2996℃）金属。由于钽可以用阳极氧化法生成五氧化二钽，而五氧化二钽是一种理想的平面电容器的介质膜材料。所以采用钽薄膜材料的独特优点是：同一块基片上，用单一的钽金属材料，既可以制成薄膜电阻器，也可以制成薄膜电容器的介质膜和下电极。在加上电容器的上电极和互连的金属导电带，并组装有源器件，就制成了所谓“钽膜电路”。172.4钽薄膜材料处于薄膜状态的钽，大概有三种结构：即α-钽、β-钽和低密度钽。其性能列于表2-1中。18表2-1钽薄膜的性能结构形式块状钽（体心

8、）α-钽（体心）β-钽（四方）低密度钽（四方或体心）晶格常数(埃)a0=3.303a0=3.31～3.33a=5.34,c=9.94—密度（克/厘米3）16.615.615.912.1电阻率（微欧·厘米）1325～50180～2005000电阻率温度系数（×10-6/℃）+3800+500～+18000-100～+100-100,+100191.β-钽β-钽具有四方结构，这种结构只有在膜状钽材料中才