導電性薄膜之製程研究

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1、導電性薄膜之製程研究AStudyontheConductiveThinFilmManufacturingProcess李文興*林世月Wun-HsingLee*S.T.Lin國立臺北科技大學機械工程系胡清煌Chin-HuangHu立臺北科技大學機電整合研究所摘要本研究主要是以濺鍍(sputtering)法在矽晶片上製造導電性薄膜，探討相關的製程變數。主要是對薄膜製造時的變數：靶材種類、射頻功率、腔體反應壓力、氣體流量、濺鍍時間、濺鍍溫度與回火熱處理等，作一系統性的探討。探討的實驗變數範LJ如下：射頻功率(100W-300W)、真空度(0.025-0.10torr

2、氣體流量(20-100c.c/min)、濺鍍時間(10min-4hrs)、濺鍍溫度(室溫-300°C)與回火真空熱處理(400°C)o研究結果顯示：不同的靶材會產生不同的電漿顏色。另外不同的靶材岀現電漿的時間也不一樣。較高的射頻功率，會顯著的提昇沈積率，縮短製程時間，然而過高的射頻功率也會對熱傳導性較差的陶瓷材料產生過熱的危險性，靶材會有產生融化和破裂的現象。相同的濺鍍條件,基本上沈積厚度是隨著時間的延長而成線性增加，但是因為濺鍍層與基材間並不存在強而有力的化學鍵結，因此當鍍層厚度超過一定值後，勢必因為薄層本身的內應力超過介面結合力而剝離。但是若能增加基材溫度，

3、則可增加濺鍍靶材元素與基材間形成較強的結合力，而可得較厚的薄膜。在較低溫度(室溫和100°C)所製得的薄膜經過真空回火熱處理後，薄膜原子將會自動進率：100W、較高的基材溫度：300°C.腔體反應壓力：0.05torr.氫氣進氣流量：100seem之條行重整產生收縮，導致薄膜產生龜裂的現象。綜合研究結果歸納出，在濺f製程參數為：低功件下，最佳濺鍍厚度可高達12mo關鍵詞：濺鍍、導電性薄膜、射頻功率、腔體反應壓力、氣體流量、溫度。投稿受理詩間『89-年-宀ABSTRACTThisresearchfocusedontheeffectsofprocessingvari

4、ablesofsputteringtogrowthinfilmsonthesiliconwafers.Processingvariablesliketarget,RFpower,operatingpressure,inlet-gasflowrate,sputteringtime,substratetemperature,andtemperingheattreatmentweresystematicallyinvestigated.ThetestingrangeofvariableswereR.F.power(10()W-300W),Arinlet-gasflow

5、rate(20-100seem),operatingpressure(0.025torr一0.10torr).Theresultsshowedthattheplasmacolorofsputteringdependedonthetargetmaterialused.Theneededtimeofproducingstableplasmadependedonthetargetmaterialaswell.WithincreasingR.Fpower,thedepositionrateofthinfilmwasimprovedpronouncediy・However

6、,thereexistedariskofdestroyingnon-conductivetargetforR.Fpowerbeyonda150Wforcomingglass・Thethicknessofthinfilmslinearlyincreasedwithincreasingdepositiontime・Bythissputteringmethod,astrongchemicalbondwouldnotbeformedattheinterfacebetweensubstrateandcoating行lm.Aslongasthethicknessofthef

7、ilmoveralimitvalue,theinternalstressexistedinthefilmwouldexceedthebondingstrengthresultinginthedepletionofthefilms.Toobtainathickercoatingfilm,increasingthesubstratetemperaturewasnecessary.Theconstitutedatomsofthethinfilmrearrangedthemselvesafterheattreatment・Shrinkageoccurredandcaus

8、edcracking.G