电子产品的表面处理方法.ppt

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1、表面處理技術AbstractPVD簡介電鍍電氣電鍍陶瓷噴漆膠陽極處理AbstractPVD簡介電鍍電氣電鍍簡介陶瓷噴漆膠陽極處理薄膜沈積(ThinFilmDeposition)簡介在機械工業、電子工業或半導體工業領域，為了對所使用的材料賦與某種特性在材料表面上以各種方法形成被膜（一層薄膜），而加以使用，假如此被膜經由原子層的過程所形成時，一般將此等薄膜沈積稱為蒸鍍（蒸著）處理。採用蒸鍍處理時，以原子或分子的層次控制蒸鍍粒子使其形成被膜，因此可以得到以熱平衡狀態無法得到的具有特殊構造及功能的被膜。薄膜沈積是目前最流行的表面處理法之一，可應用於裝飾品、餐具、刀具

2、、工具、模具、半導體元件等之表面處理，泛指在各種金屬材料、超硬合金、陶瓷材料及晶圓基板的表面上，成長一層同質或異質材料薄膜的製程，以期獲得美觀耐磨、耐熱、耐蝕等特性。薄膜沈積依據沈積過程中，是否含有化學反應的機制，可以區分為物理氣相沈積（PhysicalVaporDeposition，簡稱PVD）通常稱為物理蒸鍍及化學氣相沈積（ChemicalVaporDeposition，簡稱CVD）通常稱為化學蒸鍍。隨著沈積技術及沈積參數差異，所沈積薄膜的結構可能是『單晶』、『多晶』、或『非結晶』的結構。單晶薄膜的沈積在積體電路製程中特別重要，稱為是『磊晶』(epita

3、xy)。相較於晶圓基板，磊晶成長的半導體薄膜的優點主要有：可以在沈積過程中直接摻雜施體或受體，因此可以精確控制薄膜中的『摻質分佈』(dopantprofile)，而且不包含氧與碳等雜質。薄膜沈積機制薄膜的成長是一連串複雜的過程所構成的。圖（一）為薄膜成長機制的說明圖。圖中首先到達基板的原子必須將縱向動量發散，原子才能『吸附』(adsorption)在基板上。這些原子會在基板表面發生形成薄膜所須要的化學反應。所形成的薄膜構成原子會在基板表面作擴散運動，這個現象稱為吸附原子的『表面遷徙』(surfacemigration)。當原子彼此相互碰撞時會結合而形成原子團

4、過程，稱為『成核』(nucleation)。原子團必須達到一定的大小之後，才能持續不斷穩定成長。因此小原子團會傾向彼此聚合以形成一較大的原子團，以調降整體能量。原子團的不斷成長會形成『核島』(island)。核島之間的縫隙須要填補原子才能使核島彼此接合而形成整個連續的薄膜。而無法與基板鍵結的原子則會由基板表面脫離而成為自由原子，這個步驟稱為原子的『吸解』(desorption)。PVD與CVD的差別在於：PVD的吸附與吸解是物理性的吸附與吸解作用CVD的吸附與吸解則是化學性的吸附與吸解反應物理氣相沈積（物理蒸鍍）（PVD）PVD顧名思義是以物理機制來進行薄膜

5、湚積而不涉及化學反應的製程技術，所謂物理機制是物質的相變化現象，如蒸鍍(Evaporation)，蒸鍍源由固態轉化為氣態，濺鍍（Sputtering），蒸鍍源則由氣態轉化為電漿態。物理氣相沈積（物理蒸鍍）（PVD）PVD法係以真空、測射、離子化、或離子束等法使純金屬揮發，與碳化氫、氮氣等氣體作用，在加熱至400~600℃（1~3小時）的工件表面上，蒸鍍碳化物、氮化物、氧化物、硼化物等1~10μm厚之微細粒狀晶薄膜，因其蒸鍍溫度較低，結合性稍差（無擴散結合作用），且背對金屬蒸發源之工件陰部會產生蒸鍍不良現象。其優點為蒸鍍溫度較低，適用於經淬火－高溫回火之工、模

6、具。若以回火溫度以下之低溫蒸鍍，其變形量極微，可維持高精密度，蒸鍍後不須再加工。表（一）為各種PVD法的比較。物理氣相沈積(PhysicalVaporDeposition，PVD)是今日在半導體製程中，被廣泛運用於金屬鍍膜的技術。以現今之金屬化製程而言：舉凡Ti、TiW等所謂的反擴散層(BarrierLayer)，或是黏合層(GlueLayer)；Al之栓塞(plug)及導線(Interconnects)連接，以及高溫金屬如WSI、W、Co等，都使用物理氣相沈積法來完成。雖然小尺寸的金屬沈積以化學氣相沈積為佳，但物理氣相沈積法可說在半導體製程上，仍扮演著舉足

7、輕重的角色。物理氣相沈積（物理蒸鍍）（PVD）PVD蒸鍍法真空蒸鍍濺射蒸鍍離子蒸鍍粒子生成機構熱能動能熱能膜生成速率可提高(<75μm/min)純金屬以外很低(Cu：1μm/min)可提高(<25μm/min)粒子原子、離子原子、離子原子、離子蒸鍍均勻性複雜形狀若無氣體攪拌就不佳良好，但膜厚分佈不均良好，但膜厚分佈不均小盲孔不佳不佳不佳蒸鍍金屬可可可蒸鍍合金可可可蒸鍍耐熱化合物可可可粒子能量很低0.1~0.5eV可提高1~100eV可提高1~100Ev惰性氣體離子衝擊通常不可以可，或依形狀不可可表面與層間的混合通常無可可加熱（外加熱）可，通常有通常無可，或無

8、蒸鍍速率10-9m/sec1.67~12500.17