物理氣相沉積CVD

1、Copyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司11 Sputter工藝介紹2 Sputter成膜與關鍵參數(shù)3 Sputter 常見異常介紹4 Sputter工藝應用Copyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司2uPVD-物理氣相沉積技術(shù)（PhysicalVaporDeposition）物理氣相沉積技術(shù)（PhysicalVaporDeposition，PVD）表示在真空條件下，采用物理方法，將材料氣化成氣體原子、分子或電離成離子，并通過氣相過程，在基體表面沉積具有特殊功能薄膜的技術(shù)。定義沉積基本過程l從原材料中發(fā)射粒子（通過蒸發(fā)、升華、濺射等過程）l粒子輸運到基板（粒子

2、間發(fā)生碰撞，產(chǎn)生離化、復合、反應，能量的交換和運動方向的變化）l粒子在基板上凝結(jié)。成核、生長和成膜。分類Copyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司3uSputter-濺射濺射鍍膜是指在真空條件中，利用等離子體轟擊靶材表面，通過碰撞能量交換使靶材表面原子獲得足夠大的動能而脫離表面最終在基片上沉積的技術(shù)。基本原理陽極(+)靶材玻璃基板Ar+等離子體真空濺射腔Ar Ar 氣氣陰極(-)Copyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司4濺射產(chǎn)生過程入射離子與樣品原子碰撞動能轉(zhuǎn)換原子動能超過勢壘離位原子產(chǎn)生碰撞級聯(lián)原子動能超過結(jié)合能表面原子逸出Copyright 昆山工研院新型

3、平板顯示技術(shù)中心有限公司5Sputter 特點（1）對于任何待鍍材料，只要能制作成靶材，就可以實現(xiàn)濺射；（2）濺射所獲得的薄膜與基板間附著力較好；（3）濺射所得到的薄膜純度高，致密性好；（4）濺射工藝重復性好，膜厚可控；同時可以實現(xiàn)大面積鍍膜；濺射存在缺點： 沉積速率低；基板升溫嚴重。Copyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司6磁控濺射基本原理在濺射裝置中靶材附近施加一與電場垂直之磁場，此時電子會受到一向心力，即洛倫茲力(Lorentz Force)，電子在洛倫茲力和電場力的作用下被約束在靶材表面附近做螺旋運動；延長電子在等等離子體中的運動路徑，提高電子與氣體分子的碰撞幾率和電

4、離過程；增加等離子密度，提高提高沉積速率；Copyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司7離子密度隨磁力線分布，所以靶材會有蝕刻圖形出來。Copyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司8濺射成膜過程a.成核b.晶粒成長c.晶粒聚集d.縫道填補e.薄膜成長Copyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司9濺射工藝參數(shù)影響Copyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司10濺射工藝參數(shù)影響Copyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司11定義：Al薄膜（PureAl）在成膜過程中和Anneal后表面出現(xiàn)的小突起就稱為Hillock，成膜后(A

5、OI)成膜后(AOI)Etch后(AOI)u HillockCopyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司12SEM表面AFM表面Al刺穿保護層SEM圖Hillock可刺穿絕緣層導致絕緣失效，使良率下降。Copyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司13Hillock起因分析-差熱分析成膜條件：0.3Pa,210W(DC)，100差熱分析DSC主要是用來確認Al膜表面Hillock形成的溫度范圍，從上圖可以看出其溫度升高到132.76 時有一個強烈的放熱峰出現(xiàn)，表明此時Al膜中有一個熱應力釋放的過程，也就是Hillock形成的過程。Copyright 昆山工研院新型平板

6、顯示技術(shù)中心有限公司14Hillock起因分析-應力分析成膜條件： 0.4Pa,110W(DC)從上圖可以看出在薄膜之彈性形變內(nèi)，薄膜之應力由張應力至壓應力呈線性變化，而當壓應力到達薄膜之降服點時(190)，薄膜產(chǎn)生突起以釋放薄膜之壓應力。薄膜產(chǎn)生Hillock的主要起因是為了釋放薄膜應力之產(chǎn)生。Copyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司15靶材局部散熱不均,造成融化滴在基板上Oxide or VoidTargetMelted particleHeated area圓形慧星狀arcing治具u Splash產(chǎn)生原因Ar+Copyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司

7、16Dome Typewing TypeAOI 檢測圖Copyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司17uNoduleITO 靶材表面突起Copyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司18ITO屑吸附在靶材上Nodule爆開形成更多ITO屑Nodule形成Nodule增殖ITO SputterNodule形成與增殖ArcingCopyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司19uSputter 在LTPS 中應用Copyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司20u Sputter工藝對特性的影響膜厚以及均一性影響 導致刻蝕工藝均一性差，局部Tape角度偏大，后續(xù)膜層覆蓋不好，會存在斷線或短路的風險；薄膜面電阻影響 薄膜面電阻過大，會導致Gate line、Date line等電壓降較高，影響TFT工作； Particle 管控Copyright 昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司21Plasma 的影響 Sputter 的plasma存在對膜層的損傷，同時也可能有多余的電荷殘留造成Ioff升高（天線效應）。M1、M2之后都有高溫修復所以在passivation之后的Ioff值較??；ITO沉積之后Ioff就會有升高，在ITO退火之后會略有下降。ITO之前ITO之后IT