薄膜材料ppt課件(參考版)
2025-05-15 13:52本頁面
【正文】 ? SrTiO3， (Ba,Sr)TiO3， PZT [Pb(Ti,Zr)O3]， PLZT [(Pb,La)(Ti,Zr)O3]等鈣鈦礦型氧化物材料 ?具有順電相或鐵電相，介電常數(shù)都很高 ?這些膜層在 IC制作、電子封裝中有重要應(yīng)用 ?IC制作中，由于這些材料介電常數(shù)很高 ?可用于制作存儲器用的電容器膜 ?GaAs基板上 MM(單片微波 )IC用的旁路電容器膜，已達實用化 ?電子封裝領(lǐng)域，這些高介電常數(shù)的膜層與導體層疊層共燒可將電容器等無源元件植于高密度多層基板中，實現(xiàn)三維封裝 薄膜材料 介質(zhì)薄膜材料 ?制備方法 ?射頻磁控濺射 ?離子束濺射 ?溶膠－凝膠 ?ＭＯ（金屬有機物）ＣＶＤ ?紫外激光熔鍍等方法成膜 薄膜材料 功能薄膜材料 ?功能薄膜材料 ?應(yīng)用越來越廣泛 ?涉及到電子元器件、顯示器、磁記錄及光盤、傳感器、太陽能電池、光集成電路、金剛石薄膜等各個領(lǐng)域 習題與思考題 什么是薄膜技術(shù)？簡要闡述薄膜與厚膜的概念？ 例舉薄膜制備的三種方法，簡要說明其原理？ 例舉導體薄膜、電阻薄膜材料、介質(zhì)薄膜材料？ 例舉導體薄膜材料的劣化機制 。 ?SiO2及 Si3N4－ SiO2復合膜中 SiO2的等效膜厚已薄到 5nm，達到最薄極限。 ?Ｔａ ２ Ｎ膜具有良好的熱穩(wěn)定性和耐熱沖擊性能。ｃｍ的電阻膜 陶瓷電阻薄膜 ? Ｔａ ２ Ｎ電阻膜 ?晶體結(jié)構(gòu)、電阻率、ＴＣＲ與Ｎ ２ 分壓的關(guān)系 ?Ｎ ２ 分壓增加， β－Ｔａ → → β－Ｔａ＋ α－Ｔａ → → α－Ｔａ＋Ｎ ２ → → α－Ｔａ＋Ｔａ ２ Ｎ → → Ｔａ ２ Ｎ＋ＴａＮ→ → ＴａＮ次序變化 ?在含有Ｔａ ２ Ｎ的區(qū)域，膜層的電阻率大，ＴＣＲ接近零，而且特性偏差小，阻值的經(jīng)時變化小。 ?單相與復合系： 單相薄膜具有正 TCR和較低的電阻。 ?若膜層中含有 過量的雜質(zhì)、缺陷及真空中的殘留氣體 ，由于引起電子散射，使ＴＣＲ變小，長期穩(wěn)定性變差。ｃｍ ?作成方阻值為１０ Ω／□～１０００ Ω／□的薄膜方電阻 ?１０ Ω／□以下的低方阻值電阻需求不多 ? 獲得高方阻值薄膜電阻方法 ?增加電阻膜長度 ?減少電阻膜厚度 ? 電阻體薄膜實際使用的電阻溫度系數(shù) ?ＴＣＲ １００ １０ －６ ／ ℃ ?要求其電氣性能穩(wěn)定 ? 薄膜電阻制造方法 ?真空蒸鍍、濺射鍍膜、熱分解、電鍍等方法 薄膜材料 電阻薄膜材料 ? 制作方法對薄膜電氣特性影響： ?薄膜厚度： 薄的膜層對傳導電子產(chǎn)生表面散射，由此造成ＴＣＲ減小、電阻率升高 ?但非常薄的膜為不連續(xù)的島狀結(jié)構(gòu)，由此可能造成負的ＴＣＲ。 ? 實際上，電路的劣化不僅僅源于導體的劣化， 鈍化層及封裝的缺陷也常常是造成劣化的原因 ? 此外還要 特別注意異常狀態(tài)及環(huán)境變化 等。 ? 克根達耳效應(yīng) ?由于擴散組元之間自擴散系數(shù)不同引起的 ?自擴散系數(shù)大的組元的擴散通量大，自擴散系數(shù)小的組元的擴散通量小 ?隨擴散進行，若導體宏觀收縮不完全，則原來自擴散系數(shù)大的組元含量高的場所，將有凈空位積累，從而引起導體劣化 導體膜的劣化及可靠性 ? 物質(zhì)遷移容易沿晶界進行 —— 物質(zhì)的遷移與其微觀結(jié)構(gòu)關(guān)系很密切 ?溫度不是很高，晶界擴散系數(shù)比體擴散系數(shù)大得多。 ? 造成物質(zhì)擴散遷移的外因有 ?高電流密度 ?高溫度 ?大的溫度梯度 ?接觸電阻等， ?特別是幾個因素聯(lián)合作用時，效果更明顯 導體膜的劣化及可靠性 ? 造成物質(zhì)擴散遷移的內(nèi)因 ?有構(gòu)成物質(zhì)的體系 ?晶粒度 ?內(nèi)部缺陷 ? 內(nèi)因、外因之間隨時都在發(fā)生作用 ? Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ系 ?電流密度高，造成膜內(nèi)晶粒不斷長大，即自發(fā)熱效應(yīng)與熱處理具有同樣的效果 ?通常情況下，導體溫度上升會加速組元之間的相互擴散，形成反應(yīng)擴散產(chǎn)物，造成機械強度下降及電阻升高等，反過來又造成溫度升高，惡性循環(huán)，急速造成破壞 導體膜的劣化及可靠性 ?如超過１０ ５ Ａ／ｃｍ ２ 的高電流密度是造成導體劣化的主要機制之一 ?該機制是：導體中大量較高能量的傳導電子對原子的動量傳遞作用，使其向陽極方向遷移 ?當原子從導體中的某一位置離開時，會在該位置留下空位 ?空位濃度取決于某一場所空位流入量加上產(chǎn)生量與流出量之差。 ? Ａｕ上蒸鍍Ｎｉ膜的系統(tǒng) ?在１５０ ℃ 會形成金屬間化合物 ? Ｐｄ Ａｕ ?，在０ .３ μｍ的Ｐｄ膜上蒸鍍０ .３ μｍ的Ａｕ ?２７５ ℃ 老化，未發(fā)現(xiàn)生成化合物 ?有少量Ｐｄ固溶于Ａｕ中， 300附近，膜層阻值急劇增加 連接與布線的形成及注意點 ? 以Ｔｉ為底層的Ｔｉ－Ａｕ系 ?對于所有種類的基板都顯示出相當高的附著力 ?在２５０～３５０ ℃ 不太高的溫度下即形成化合物，使Ｔｉ膜的特性變差，由此造成電阻值增加 ?往往需在Ａｕ與Ｔｉ之間加入Ｐｔ阻擋層。 Cr－Au與玻璃間具有良好的附著性，ｐ型、ｎ型Ｓｉ均能形成歐姆結(jié)合 ?Cr－ Au成膜有兩種方法 ?其一是將基板加熱到２５０ ℃ ，依次真空蒸鍍 Cr和 Au ?其二是采用濺射法沉積 ?Cr－ Au系中 Cr膜的膜厚及電阻率如表３－６所列 連接與布線的形成及注意點 ? C
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