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電子束蒸發(fā)與磁控濺射鍍膜的性能分析研究

2017/5/20 20:19:46 來源:

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隨著科學技術的不斷發(fā)展,半導體器件的種類不斷增多。原始點接觸晶體管、合金晶體管、合金擴散晶體管、臺面晶體管、硅平面晶體管、TTL集成電路和N溝硅柵平面MOS集成電路等,其制造工藝及工藝之間的各道工序也有所差別。在硅平面晶體管工藝過程中,電較材料的制備技術是一項關鍵工藝,典型的制備技術主要有兩類:一類是電子束蒸發(fā)鍍膜技術,另一類是磁控濺射鍍膜方法。長期以來,在生產(chǎn)實踐中由于電了束蒸發(fā)與磁控濺射這兩種方法制備晶體管微電較各具優(yōu)勢,而且各自采用的設備和工藝不同,因而其產(chǎn)品質量孰優(yōu)孰次一直存在爭論。本文就這一問題展開研究,詳細分析了常用電較材料Al通過這兩種方法制備成薄膜電較的膜厚控制、附著力、致密性、電導率和折射率等重要性能指標,測試結果分析表明磁控濺射鋁膜的綜合性能優(yōu)于電子束蒸發(fā)。

1實驗設備及優(yōu)化工藝參數(shù)

1.1電子束蒸發(fā)設備及優(yōu)化工藝參數(shù)

選用CHA-600型電子束蒸發(fā)臺。它主要由真空鍍膜室、真空系統(tǒng)和真空測量儀器的一部分構成。真空鍍膜室主要由鐘罩、球面行星轉動基片架、基片烘烤裝置、磁偏轉電子槍、蒸發(fā)檔板及加熱裝置等構件所組成;真空系統(tǒng)主要由機械泵的冷凝泵組成,選用冷凝泵可以更容易地抽到高真空狀態(tài),避免了油擴散泵返油而產(chǎn)生污染真空室的現(xiàn)象;用離子規(guī)來測量真空度。坩堝選用石墨坩堝,避免了坩堝與Al反應生成化合物而污染Al膜,坩堝的位置處在行星架的球心位置,從而保證成膜厚度的均勻性。蒸鍍過程中膜厚的測量選用石英晶體膜厚監(jiān)控儀。電子束蒸發(fā)鍍Al的典型工藝參數(shù)為:真空度:2.6×10-4Pa;蒸發(fā)速率:20—2高等/s;基片溫度:120°C;蒸距:1125px;蒸發(fā)時間:25min;電子槍電壓:9Kv;電子槍電流:0.2A。

1.2濺射設備及優(yōu)化工藝參數(shù)

選用ILC-1012MARKⅡ1012濺射裝置;操作簡單,并能保證產(chǎn)品質量的均一性。此濺射臺主要由片盒卸室SL,片盒交換室TL,清洗室CL和濺射成膜室SP組成。所有濺射過程都是在這四個室中完成的,避免了空氣和雜質的污染,能夠獲得高質量的膜層。磁控濺射鍍Al的典型工藝參數(shù)為:本底真空度1.3×10-4Pa以下;濺射速率:8000A/min或者10000A/min基片溫度:200°C;靶-基距:125px;陰較電壓:420V(在300—600V之間);電流:13A;濺射真空度:0.13—1.3Pa;濺射角:5—8°;濺射時間:2min/片,具體時間視片數(shù)而定。

2性能測試與分析

為了獲得性能良好的半導體電較Al膜,我們通過優(yōu)化工藝參數(shù),制備了一系列性能優(yōu)越的Al薄膜。通過理論計算和性能測試,分析比較了電子束蒸發(fā)與磁控濺射兩種方法制備Al膜的特點。

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