Sputter原理和流程课件(PPT 44页)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
w Al成膜的晶粒方向不一致,在後續 高温制程时,（110）晶粒在两 （111）晶粒间形成hillock,形 成的原因为（110）晶粒和（111） 晶粒的热膨胀系数不同
Hillock
Hillock （Al）
後果：易造成闸极线与信号线相會處短路 解决方案： w 用AlNd target代替Al target w 在Al上面再镀一层覆盖金属来抑制Al hillock的产生 w 減小grain size可降低hillock凸出的大小
Void
後果：增加膜的阻抗 解决方案： 減小grain size 提高靶材密度 金屬連線上絕緣層通常厚度比較薄在1000到3000之間,即使
金屬層角落部分有凸出也不至於連起來形成Void 控制ITO成膜速度合適
Spike(Al)
原因： w Si在400℃左右對Al有一定的固態溶解度,因此沉積於Si上
Nucleation Grain Growth Coalescence Filling of Channels Film Growth
Crystal Growth Mechanism
Crystal Growth Mechanism
Crystal Growth Mechanism
Target
Oxide or Void
Heated area
Ar
Substrate Wing type
Melted partical
Dome type
Splash
後果：大块金属残留导致闸极线与信号线短路 解决方案：
用Shield plate装置保護Target邊緣不被Arcing 改变Target的形状可以減少Arcing 預防Arcing對策->
Crystal Growth Mechanism
PVD Flow
機械流程 動作流程
機械 流程
機械 流程
機械 流程
機械 流程
機械 流程
機械 流程
Sputter Process Flow:
1、抽真空(粗抽) - 760torr至10-3 torr 2、抽真空(細抽) - 10-3 torr至10-8 torr 3、到達底壓約10-7 torr後通Ar氣,使壓力控
的Al在經歷約400 ℃以上的步驟時,Si將借擴散效應進入 Al,Al亦回填Si因擴散而遺留下的空隙,在Al與Si進行接觸部 分形成Spike
Al 場氧化膜
N+
Si
Spike(Al)
後果：如果尖峰長度太長,穿透了膜層,會導致短路 解決方案： w 一般在金屬鋁的沉積制程中主動加入相當於Si對Al之溶解度
Splash
原因： 当target局部（如void、
oxide處）散热不均,过 热地方在高温下融化, 在Ar离子轰击下滴落在 基板上,形成Dome type的splash 在target edge有强烈的 arcing现象,使边缘的金 属融化溅落在基板上, 形成wing type的splash
Sputter原理和流程
PVD製程知識
Gas in
Sputter原理
+-
N
S
N
pumping
電子螺旋運動
電子平均自由徑比較
Magnetron DC Sputtering
低，陰極加磁鐵
低
濺擊 能量
濺擊產額
電子平均自 由徑及能量
增大
增長，變大
濺擊總 能量
Ar+數量 及能量
增多，變大
Parameter
w ITO靶材為高硬度陶瓷材 料,面積大時製造較難,故 採用多塊小靶材拼接而成, 接縫處常有Nodule存在
w 制程中Nodule爆裂開形 成許多ITO屑,飛到靶材上 遮住部分靶材無法Sputter, 形成新的Nodule
Nodule（ITO）
後果： w 引起ITO flake產生,掉落於基板為Particle,影響鍍膜品質,
•原理：
濺鍍，即利用電漿所 利用DC Power將通入 產生的離子，藉著離 的Process Gas解離成 子對被濺鍍物體電極 電漿，藉著離子對靶 的轟擊，使電漿的氣 的轟擊將靶材物質濺 相内具有被鍍物的粒 射飛散出來，而附著 子來產生沉積薄膜的 於目標基板形成膜。 一種技術。
Crystal Growth Mechanism
導致ITO层的阻抗惡化并且减少ITO层的透光率 解決方案： w 用超高密度的ITO靶材（>95%）可獲得改善 w 將target表面處理平滑及乾淨
Void
原因： w film的膨胀系数大于底材时,从高温降至室温时,film受到拉伸应力,如此
应力过大时,Al原子沿晶界向膜下移动,形成許多空隙(Void)或裂痕 (Cracks) w Al在高温制程时,成膜的晶粒方向不一样,（111）晶粒在两（110）晶粒 间形成Void,因为（110）晶粒和（111）晶粒的热膨胀系数不同 w 金屬連線高低起伏的外觀使上面鍍絕緣層不易完全將縫隙填滿（填塞不 良）,留下Void w ITO成膜速度太快使得薄膜呈柱狀結構造成有很多孔洞（Void）產生而 影響膜質
Substrate Temperature Chamber Pressure Gas Flow Rate DC Power Magnet Scan Speed/Field
即溫度、壓力、氣體氣流之速率、DC功 率密度、磁鐵掃描及範圍。
Sputtering principle
•定義：
制在約數mtoBiblioteka Baidur 4、加入電場(target為負極),點燃plasma,
開始鍍膜 5、膜厚度達到之後,停止電場 6、基板從S Chamber傳到T Chamber 7、基板送入L Chamber,破真空取出
Hillock （Al）
原因：
w film的膨胀系数小于底材时,从高 温降至室温,film受到挤压应力, 若此应力过大时,Al原子沿晶界 向膜上移动,形成小的突起
提高Target的纯度,使其低氧化低雜質（Inclusion） 提高Target密度（ Void ） 提高Target表面平整度（Surface Finish） 减小target晶粒的大小,提高均一性（Gain Size）
Nodule（ITO）
原因:
w ITO靶材是由氧化銦及氧化錫熱燒結而成,若混合不均及壓結密度不足 就易在濺鍍時產生節瘤
Hillock
Hillock （Al）
後果：易造成闸极线与信号线相會處短路 解决方案： w 用AlNd target代替Al target w 在Al上面再镀一层覆盖金属来抑制Al hillock的产生 w 減小grain size可降低hillock凸出的大小
Void
後果：增加膜的阻抗 解决方案： 減小grain size 提高靶材密度 金屬連線上絕緣層通常厚度比較薄在1000到3000之間,即使
金屬層角落部分有凸出也不至於連起來形成Void 控制ITO成膜速度合適
Spike(Al)
原因： w Si在400℃左右對Al有一定的固態溶解度,因此沉積於Si上
Nucleation Grain Growth Coalescence Filling of Channels Film Growth
Crystal Growth Mechanism
Crystal Growth Mechanism
Crystal Growth Mechanism
Target
Oxide or Void
Heated area
Ar
Substrate Wing type
Melted partical
Dome type
Splash
後果：大块金属残留导致闸极线与信号线短路 解决方案：
用Shield plate装置保護Target邊緣不被Arcing 改变Target的形状可以減少Arcing 預防Arcing對策->
Crystal Growth Mechanism
PVD Flow
機械流程 動作流程
機械 流程
機械 流程
機械 流程
機械 流程
機械 流程
機械 流程
Sputter Process Flow:
1、抽真空(粗抽) - 760torr至10-3 torr 2、抽真空(細抽) - 10-3 torr至10-8 torr 3、到達底壓約10-7 torr後通Ar氣,使壓力控
的Al在經歷約400 ℃以上的步驟時,Si將借擴散效應進入 Al,Al亦回填Si因擴散而遺留下的空隙,在Al與Si進行接觸部 分形成Spike
Al 場氧化膜
N+
Si
Spike(Al)
後果：如果尖峰長度太長,穿透了膜層,會導致短路 解決方案： w 一般在金屬鋁的沉積制程中主動加入相當於Si對Al之溶解度
Splash
原因： 当target局部（如void、
oxide處）散热不均,过 热地方在高温下融化, 在Ar离子轰击下滴落在 基板上,形成Dome type的splash 在target edge有强烈的 arcing现象,使边缘的金 属融化溅落在基板上, 形成wing type的splash
Sputter原理和流程
PVD製程知識
Gas in
Sputter原理
+-
N
S
N
pumping
電子螺旋運動
電子平均自由徑比較
Magnetron DC Sputtering
低，陰極加磁鐵
低
濺擊 能量
濺擊產額
電子平均自 由徑及能量
增大
增長，變大
濺擊總 能量
Ar+數量 及能量
增多，變大
Parameter
w ITO靶材為高硬度陶瓷材 料,面積大時製造較難,故 採用多塊小靶材拼接而成, 接縫處常有Nodule存在
w 制程中Nodule爆裂開形 成許多ITO屑,飛到靶材上 遮住部分靶材無法Sputter, 形成新的Nodule
Nodule（ITO）
後果： w 引起ITO flake產生,掉落於基板為Particle,影響鍍膜品質,
•原理：
濺鍍，即利用電漿所 利用DC Power將通入 產生的離子，藉著離 的Process Gas解離成 子對被濺鍍物體電極 電漿，藉著離子對靶 的轟擊，使電漿的氣 的轟擊將靶材物質濺 相内具有被鍍物的粒 射飛散出來，而附著 子來產生沉積薄膜的 於目標基板形成膜。 一種技術。
Crystal Growth Mechanism
導致ITO层的阻抗惡化并且减少ITO层的透光率 解決方案： w 用超高密度的ITO靶材（>95%）可獲得改善 w 將target表面處理平滑及乾淨
Void
原因： w film的膨胀系数大于底材时,从高温降至室温时,film受到拉伸应力,如此
应力过大时,Al原子沿晶界向膜下移动,形成許多空隙(Void)或裂痕 (Cracks) w Al在高温制程时,成膜的晶粒方向不一样,（111）晶粒在两（110）晶粒 间形成Void,因为（110）晶粒和（111）晶粒的热膨胀系数不同 w 金屬連線高低起伏的外觀使上面鍍絕緣層不易完全將縫隙填滿（填塞不 良）,留下Void w ITO成膜速度太快使得薄膜呈柱狀結構造成有很多孔洞（Void）產生而 影響膜質
Substrate Temperature Chamber Pressure Gas Flow Rate DC Power Magnet Scan Speed/Field
即溫度、壓力、氣體氣流之速率、DC功 率密度、磁鐵掃描及範圍。
Sputtering principle
•定義：
制在約數mtoBiblioteka Baidur 4、加入電場(target為負極),點燃plasma,
開始鍍膜 5、膜厚度達到之後,停止電場 6、基板從S Chamber傳到T Chamber 7、基板送入L Chamber,破真空取出
Hillock （Al）
原因：
w film的膨胀系数小于底材时,从高 温降至室温,film受到挤压应力, 若此应力过大时,Al原子沿晶界 向膜上移动,形成小的突起
提高Target的纯度,使其低氧化低雜質（Inclusion） 提高Target密度（ Void ） 提高Target表面平整度（Surface Finish） 减小target晶粒的大小,提高均一性（Gain Size）
Nodule（ITO）
原因:
w ITO靶材是由氧化銦及氧化錫熱燒結而成,若混合不均及壓結密度不足 就易在濺鍍時產生節瘤