镀膜工艺

发布者:吴文一发布时间:2023-08-31浏览次数:562

镀膜(coating film)是半导体及光学工业中最为重要的工艺之一,一般是在真空环境下,将某种金属或非金属以气相的形式沉积到材料表面,形成一层致密的薄膜,镀膜质量对半导体器件的功能形成至关重要,材料可以是金属材料、半导体材料、以及氧化物氟化物等化合物材料。镀膜的工艺可以最简略的分为物理工艺及化学工艺,镀膜工艺一般有物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)。物理气相沉积PVD通过plasma轰击靶材,靶材原子脱离靶材,落在基板表面,形成薄膜;化学气相沉积(CVD)是通过化学反应,在晶圆表面生长介质薄膜。除此之外还有电子束蒸发(Electron beam evaporation)、热蒸发 (Thermal evaporation)和电镀(Electroplating)等方法镀膜是一种常用的表面处理工艺,量子器件中心掌握电子束蒸发、磁控溅射、LPCVD、PECVD、原子层沉积等多种镀膜技术。


设备名称
设备工艺能力
适用衬底
工艺条件

氮化铝集成溅射仪

AlN cluster (E20011)

2:物理刻蚀

3号:Mo镀膜

4号:AlNAl镀膜

5号:AlScN镀膜,如生长AlMgHf等其它材料,需要自配内衬、衬底

2号腔体:硅基;

345号腔体:硅基/蓝宝石/SiC/LN/LT等非易挥发性衬底,其中衬底为LN时仅允许室温生长;表面禁止带光刻胶;衬底表面可裸露的金属:Au,Pt,Mo

晶圆尺寸:≤8

  • ICP刻蚀速率(SiO2):9.24nm/min,均匀性:1%

  • Mo生长速率:900nm/min、应力:-36MPaXRD2.0°(8“晶圆,300nm厚度);

  • AlN生长速率:60nm/min、均匀性:1%、应力:-11.45MPaXRD1.28°(8“晶圆,1um厚度);

  • AlScN掺杂浓度:掺Sc 30%、生长速率:10.6nm/min、均匀性:1%XRD1.5°(8“晶圆,1um厚度);

多靶材溅仪SPUTTER(PVD1)


非磁性金属镀膜

(PRO Line PVD 75)

样品表面可等离子清洗;

衬底温度:室温;

可镀金属:NbCuTiAuPtPdAl Mo等非磁金属;

带磁性金属:GeAuNi不可以进腔体

硅基(表面可带光刻胶);

晶圆尺寸:≤6”

  • 生长速率:Au 25.2nm/1minPt 13.8nm/11minTi 8.64nm/1minAl 11.64nm/1minCu 16.86nm/11minTiW 5.28nm/1min

多靶材溅射仪SPUTTER(PVD2)


磁性金属镀膜

(PRO Line PVD 75)

样品表面可等离子清洗;

衬底温度:20-500℃;

可镀金属:CrNiTiAuPtPdAl等金属

III-V/硅基及基于蓝宝石/SiC/ALN等非易挥发性衬底III-V材料膜系

室温可带光刻胶,升温工艺不可带光刻胶;

晶圆尺寸:≤6”

  • Cr 生长速率:9.48nm/1min

多靶材溅射仪SPUTTER(PVD3)


介质镀膜

(PRO   Line PVD 75)

样品表面可等离子清洗;

衬底温度:20-500℃;

生长NbSiTaNbN

硅基及蓝宝石,表面不可带光刻胶;

晶圆尺寸:≤6”

  • Nb DC 生长速率:110nm/min,应力:-2MPa

化学气相沉积系统(PECVD)

(Plasma pro 100 PECVD 180)

沉积薄膜:SiO2SiN;

衬底温度:300℃;

配气:(NH3/CF4/SiH4/N2/N2O

III-V,硅基;

衬底表面禁带光刻胶;

衬底表面可裸露的金属:Au

晶圆尺寸:≤8”

  • SiNx 生长速率:~20nm/min,均匀性:0.63%,应力:47MPa;(4”晶圆)

  • SiO2 生长速率:60nm/min,均匀性:0.17%,应力:-296MPa;(4”晶圆)

化学气相沉积系统(ICPCVD)

(Plasma pro 100 ICPCVD 180)

沉积薄膜:SiO2SiN;

衬底温度:90-140℃;

配气:(SF6/O2/Ar/SiH4/N2/N2O

III-V/硅基及基于蓝宝石/SiC等非易挥发性衬底的III-V材料膜系;

表面禁止带光刻胶;

衬底表面可裸露的金属:AlNbAuCu;晶圆尺寸:≤8”

  • SiNx 生长速率:15nm/min;均匀性:1.2%,应力:12MPa;(4“晶圆,100℃);

  •  SiO2生长速率:12nm/min;均匀性:2.58%,应力:-203MPa;(4“晶圆,140℃)

 

低压化学气相沉积系统(LPCVD)

4根炉管:

1号:沉积SiO2,干氧和湿氧;

2号:沉积SiNx

3号:沉积多晶硅/掺杂多晶硅;

4号:PSG/LTO

配气:N2O2H24%H2/N2SiH4NH3SiH2Cl215%PH3/SiH4

硅基(表面不可带金属);

晶圆尺寸:4”6”

  • Tube1 SiO2 均匀性:<2%;(6“晶圆,1100℃,500nm厚度);

  • Tube2 SiNx均匀性:<3%,应力:<75MPa;(6“晶圆,835℃,300nm厚度);

  • Tube3 Poly-Si均匀性:<3%;(6“晶圆,620℃,2000nm厚度);

  • Tube4 PSG均匀性:<5%,折射率1.44~1.47;(6“晶圆,450℃,2000nm厚度)

原子层沉积系统ALD

(R-200 Advanced)

沉积材料:SiO2Al2O3TiO2HfO2AlNTiN

III-V/硅基及基于蓝宝石/SiC/LN等非易挥发性衬底III-V材料膜系

表面禁止带光刻胶;

衬底表面可裸露的金属:AuAl

晶圆尺寸:≤6”

  • Al2O3,生长速率:0.5A/cycle(thermal),0.6A/cycle(PE-ALD);

  • HfO2,生长速率:1.15A/cycle(thermal),1.2A/cycle(PE-ALD);

  • TiO2,生长速率:0.45A/cycle(thermal);

  • TiN,生长速率:0.7A/cycle(PE-ALD);

  • AlN,生长速率:1.3A/cycle(PE-ALD);

多源炉电子束蒸发系统E-beam

(Evap)

蒸镀金属:TiPtNiAuGeAuPdCr 等金属(Al除外)

III-V/硅基/蓝宝石/SiC等非易挥发性衬底;

衬底表面可带光刻胶;

晶圆尺寸:≤6”

  • Ti,生长速率:30nm/min;

  • CrAuPtGeAuNi:均可通过调整Power做到60nm/min;

晶圆电镀系统

电镀金属:AuCuNi等金属

III-V/硅基及基于蓝宝石/SiC等非易挥发衬底的III-V材料膜系;

可带光刻;

晶圆尺寸:≤4”





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