薄膜材料ppt課件-閱讀頁(yè)
2025-05-27 13:52本頁(yè)面
【正文】 ? ＮｉＣｒ－Ａｕ ?薄膜導(dǎo)體中應(yīng)用廣泛 ?制備工藝 ?先蒸鍍０ .１ μｍ的ＮｉＣｒ合金膜，再蒸鍍０ .１ μｍ的Ａｕ ?這種膜層在 200～ 400℃ 的干燥Ｎ ２ 氣氛中放置２４ｈ，電阻值有明顯增加。 ? Ａｌ－Ｔｉ系 ?１００～１５０ ℃ 即形成Ａｌ與Ｔｉ的化合物，使膜層阻值增加 導(dǎo)體膜的劣化及可靠性 ? 成膜后造成膜異常的主要原因 ?一是由于嚴(yán)重的熱失配，存在過(guò)剩應(yīng)力狀態(tài)，膜層從通常的基板或者Ｓｉ、ＳｉＯ ２ 膜表面剝離，造成電路斷線 ?二是由于物質(zhì)的擴(kuò)散遷移引起，其中包括電遷移、熱擴(kuò)散、克根達(dá)耳效應(yīng)、反應(yīng)擴(kuò)散等。若此差值為正，則造成空位積蓄，空位積蓄意味著導(dǎo)體的劣化。膜層中大量存在有晶界， 晶界中離子的活動(dòng)性與各個(gè)晶粒的晶體學(xué)取向有關(guān) ，特別是當(dāng)許多晶粒的晶體學(xué)取向不一致時(shí)，易于離子遷移 ?晶粒取向與外加電場(chǎng)之間的角度，因場(chǎng)所不同而異，因此離子的遷移率在各處都不相同 ，離子沿晶界的傳輸量因位置不同而異 ?當(dāng)傳導(dǎo)電子從大晶粒一側(cè)向小晶粒一側(cè)移動(dòng)時(shí)，由于界面處也發(fā)生離子的遷移，因而引起小晶粒一側(cè)空位的積蓄等 導(dǎo)體膜的劣化及可靠性 ? 劣化模式是上述各種機(jī)制的組合 ? 平均故障時(shí)間ＭＴＦ與微觀的結(jié)構(gòu)因子數(shù)相關(guān)，特別是導(dǎo)體的長(zhǎng)度與寬度、平均粒徑與粒徑分布、晶體學(xué)取向、晶界特性等影響很大 ? 為了增加ＭＴＦ，在條件允許的情況下應(yīng)盡量采取如下措施： ?減小導(dǎo)體長(zhǎng)度 ?增加導(dǎo)體膜的寬度與厚度 ?減小ＭＴＦ的標(biāo)準(zhǔn)偏差 ?增加膜層的平均粒度等。 薄膜電感 ? 薄膜電感具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是也存在一些使用方面的限制 ?制作技術(shù) ?將低電阻導(dǎo)體膜形成螺圈狀，中間用絕緣層交插絕緣，并引出接線端子即形成薄膜電感 ?薄膜電感的電感量很小 ?幾何條件所限，僅為２～３ｎＨ，用途受到限制 ?采用鐵氧體基板，使導(dǎo)體螺旋成膜 ?電感量可達(dá)２０～３０ｎＨ，提高一個(gè)數(shù)量級(jí) ?要達(dá)到更大電感量，元件所占面積太大，不現(xiàn)實(shí) ?在鐵氧體磁芯上繞線的小型電感的電感量 ?可達(dá)２～３ｍＨ，多作為外設(shè)的片式元件用于電路 薄膜材料 電阻薄膜材料 ? 薄膜電阻用原材料 ?電阻率范圍：１００～2022 μΩ這種膜容易發(fā)生凝聚或氧化，除少數(shù)幾種物質(zhì)外，特性不穩(wěn)定 ?膜層過(guò)厚時(shí)內(nèi)部畸變大，特性也不穩(wěn)定。 ?組分： 在金屬 — 絕緣體、金屬陶瓷等多相系中，因組分比易發(fā)生偏離，膜的均勻性不好，由于過(guò)剩成分的氧化，穩(wěn)定性差。但組成復(fù)合系，例如ＮｉＣｒ等，由于各成分的ＴＣＲ相抵消，使ＴＣＲ變小，阻值升高 ?其他： 基板表面沾污、凹凸等表面狀態(tài)、基板加熱溫度、基板材質(zhì)、成膜速率等都會(huì)造成特性的分散，并影響穩(wěn)定性等 電阻薄膜材料 ? 代表性的薄膜電阻材料，分為 ?單一成分金屬 ?合金 ?金屬陶瓷三大類 陶瓷薄膜電阻 陶瓷電阻薄膜 ? 金屬陶瓷和Ｔａ ２ Ｎ膜－陶瓷電阻薄膜 ?自混合集成ＩＣ開(kāi)發(fā)的初期就開(kāi)始使用 ?金屬陶瓷電阻膜 ?金屬和陶瓷的混合膜，其中有 Cr－ SiO， Cr－ MgF2，Au－ SiO等系統(tǒng) ?Cr－ SiO特性穩(wěn)定，在不同的 SiO含量（ 25％～ 90％）下，可以獲 得電阻率為 103～ 104Ω因此，處于該區(qū)域的材料適于制作電阻膜 ?調(diào)節(jié)Ｔａ ２ Ｎ膜電阻率一般采用陽(yáng)極氧化法，在其表面形成絕緣體Ｔａ ２ Ｏ ５ 。例如，在熔凝石英基板上沉積Ｔａ ２ Ｎ膜，在２００～８００ ℃ 之間進(jìn)行熱循環(huán)試驗(yàn)，其壽命在３ １０ ７ 循環(huán)以上 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 陶瓷電阻薄膜 ? 其他材料體系陶瓷薄膜電阻材料 ?（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ ?（Ｔａ，Ａｌ）Ｎ ?（Ｔｉ，Ｓｉ）Ｎ ?Ｔａ（Ｎ，Ｏ） ?ＡｌＮ ?ＴｉＮ ?ＺｒＮ ? 一部分已在精密薄膜電阻和傳真機(jī)用熱寫頭的發(fā)熱體中采用 薄膜材料 介質(zhì)薄膜材料 ? 使用材料性質(zhì) ?電學(xué)特性 ?電氣絕緣、介電性 ?壓電性、熱釋電性、鐵電性 ?光學(xué)特性 ?機(jī)械特性 ? 應(yīng)用領(lǐng)域 ?電子元器件、光學(xué)器件、機(jī)械元器件 ? 應(yīng)用實(shí)例： ?顯示元件、紅外傳感器、彈性表面波（ SAW）元件、薄膜電容器、不易失性存儲(chǔ)器 薄膜材料 介質(zhì)薄膜材料 ? DRAM（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）用介質(zhì)薄膜材料 ?蓄積電荷用的電容器膜 ?最初采用 SiO2膜（ εr＝ ） ?后，在維持等效介電常數(shù)的前提下，為提高其可靠性，采用 Si3N4（ εr＝ 7）與 SiO2復(fù)合的等效三明治膜層結(jié)構(gòu) ?SiO2膜 ?制備方法 ?在 Si基板及多晶硅膜、 Si3N4膜表面氧化形成 ?由硅烷及四乙氧基硅烷 Si(OC2H5)4為原料，通過(guò)熱 CVD、等離子體 CVD形成 ?Si3N4膜制備方法 ?熱 CVD法、等離子體 CVD。 薄膜材料 介質(zhì)薄膜材料 ? Ta2O5(εr＝ 28)， Y2O5( εr＝ 16)， HfO2(εr＝ 24)等氧化物介質(zhì)薄膜材料 ?相對(duì)介電常數(shù)是 SiO2的 4~7倍，受到廣泛注意 ?采用 Ta2O5時(shí)漏電流較大，實(shí)際靜電容量受到
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