集成电路制造工艺 教学课件 作者 林明祥 第8章和第9章.ppt

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1、集成电路制造工艺第8章　物理气相淀积第9章　制　　版第8章　物理气相淀积8.1　热丝蒸发8.1.1　真空钨丝蒸发8.1.2　电子束蒸发8.2　溅射8.2.1　溅射工作原理8.2.2　溅射方式8.3　习题8.1　热丝蒸发8.1.1　真空钨丝蒸发1.真空知识2.源材料1)有良好的导电性能；2)容易与硅形成良好的欧姆接触；3)便于键合和引出金属线；4)适合用蒸发方法；5)与SiO2粘附性好；6)没有毒害；7)便于光刻；8)价格便宜。8.1.1　真空钨丝蒸发图8-1　机械泵结构示意图1—油箱　2—油窗口　3—旋片4—放油孔　5—排气阀6—转子8.1.1　真空钨丝蒸发8.1.1　

2、真空钨丝蒸发3.真空设备(1)机械泵①机械泵应保持清洁。如果被抽系统中会有大量水汽、腐蚀性气体或粉尘等，应设法过滤掉，否则，泵的活动部件相互运动，其表面被擦伤或腐蚀生锈，因而造成漏气，影响真空度。同时特别要注意，铁屑、砂粒等硬性物不得进入泵内。泵内真空油应保持一定的数量，一般不低于机壳的8.1.1　真空钨丝蒸发图8-2　油扩散泵结构示意图8.1.1　真空钨丝蒸发8M2.tif②由于机械泵是由真空油密封的，在新安装时，一定注意电动机转向，如果电动机转向相反，则真空油会被灌入真空系统中，8.1.1　真空钨丝蒸发即发生“回油”现象，造成泵油从进气口排出。③机械泵停转以后，应注

3、意放气，因为此时排气口的大气压力会造成回油。所以关闭机械泵的同时，必须打开进气阀门使泵与大气相通，防止回油。(2)油扩散泵8.1.1　真空钨丝蒸发图8-3　热偶真空计8.1.1　真空钨丝蒸发8M3.tif①油扩散泵必须与机械泵联合使用，一定等到机械泵抽气达到10-2Torr以后，方可开启。8.1.1　真空钨丝蒸发因为泵油的饱和蒸汽压很低，在高温时与空气接触就会造成氧化或水解，使得油扩散泵抽气能力降低直至失效。②扩散泵在加热之前，一定要先开启冷却水。当停止工作时，须待半小时以后，才能关闭机械泵(也就是说要等扩散泵完全冷却之后方可关闭机械泵)。4.真空度测试(1)热偶真空计

4、(2)电离真空计8.1.1　真空钨丝蒸发图8-4　电离真空计及基本测量电路8.1.1　真空钨丝蒸发8M4.tif(3)高频火花检漏仪8.1.1　真空钨丝蒸发表8-1　放电颜色与真空度比较表5.真空蒸发设备8.1.1　真空钨丝蒸发8M5.tif图8-5　真空镀膜机1—钟罩　2—蒸发源加热器　3—挡板　4—硅片　5—衬底加热器　6—衬底加热丝　7—热偶真空管　8—电离真空管　9—扩散泵　10—冷却水　11—扩散泵加热丝12—真空室放气阀　13—管道阀门1　14—管道阀门215—机械泵放气阀门　16—机械泵8.1.1　真空钨丝蒸发86.tif8.1.1　真空钨丝蒸发8M6.t

5、if8.1.1　真空钨丝蒸发图8-6　蒸发源加热器各种形状6.蒸发操作过程(1)蒸发前的准备工作1)蒸发源加热器处理2)铝丝的处理3)石墨衬底的清洁是用王水煮沸二次，每次煮10min，然后用去离子水煮沸，煮到水成中性为止，烘干。(2)蒸铝过程8.1.1　真空钨丝蒸发1)首先关闭机械泵放气阀门，打开电源开关和机械泵开关及真空室放气阀门，开启钟罩。2)将处理好的铝丝挂好，放好硅片，放好待蒸发的硅片，降下钟罩，关闭真空室放气阀门。3)抽到5×10-2Torr，打开低真空阀门，当关闭低真空阀门，打开预真空阀门，开冷却水，打开扩散泵和热开关，待抽到3×10-5托时，即达到蒸发铝的

6、真空度。4)打开烘烤电压开关，逐步升压，使温度达到1300°C，迅速降到10°C，关闭烘烤电压开关，待衬底温度降到100°C时开始蒸发。5)打开蒸发开关，用调压器将钨丝通电加热，并逐步加大电压。6)待衬底温度降到150°C时，关闭高真空、预真空阀门及扩散泵加热开关。8.1.1　真空钨丝蒸发7)待温度降到70°C以下时，打开真空室放气阀门；通入氮气或空气，并开启钟罩，取出硅片。8)除下钟罩，关闭真空室放气阀门，打开低真空阀门，抽到5×10-2Torr，这时可关闭机械泵，迅速打开机械泵放气阀门。7.蒸发中出现的质量问题(1)铝层厚度控制不合适(2)铝层表面氧化1)钨丝纯度不

7、够，杂质含量太多或清洁处理得不够。2)真空度低或真空零件不干净。3)蒸发时档板打开得过早，即在铝溶液表面的氧化层还未去掉时就开始蒸发。4)硅片加热温度较高，并且取片过快。8.1.1　真空钨丝蒸发5)扩散泵抽气速率不高，在蒸发时，各部分加热后放出的气体未及时抽走。6)真空系统中出现慢性漏气。8.1.2　电子束蒸发1.电子束蒸发的优点(1)膜纯度高，钠离子沾污少(2)光刻腐蚀方便(3)镀膜层均匀(4)节约大量钨丝和铝源(5)应用范围广(6)铝膜晶粒致密均匀2.电子束蒸发工作原理(1)电子枪结构与原理(2)偏转电子枪整体结构8.1.2　电子束蒸