电离工艺介绍

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: k! v4 ~4 I5 k9 ]+ a8 @0 [; w电离工艺的另一结果是电子对气体原子的影响。这导致在靶下方的等离子区呈现可见的紫色辉光。暗区仅存在与靶的侧面和前方。当等离子区被限制在靶和晶圆之间，溅射效率将大大提高。将暗区护罩放置在靶的侧面可以增强这种限制。护罩可以防止靶材从靶的侧面溅射出来，因而靶材不会淀积到晶圆上。
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另一个问题是在反应室处于真空情况下，室壁污染物会产生外溢气体。我们把这种情况称之为虚漏（virtual leak）。它与大气进人系统而形成的实际泄漏是相对的。污染物除了破坏反应室的压力级别，还会掺人所淀积的薄膜。


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下一个问题是在晶圆承载台放置的微小负偏压（电荷）。它可以在晶圆表面产生离子，在淀积膜时驱逐游弋的外溢气体的分子。直流二极溅射主要用于金属淀积。



为了改善溅射，将靶材与射频（RF）发生器负极相连。气体在靶表面附近发生电离，而不需要导电的靶。射频溅射不仅可以溅射绝缘体材料，也可以溅射导体材料。偏压还可与射频溅射共同作用，达到清洁晶圆表面的效果。射频溅射偏压具有对已暴露的晶圆表面进行刻蚀和清洁的优点。将晶圆承载台放在一个不同的场压下，使得氩原子直接轰击晶圆，来完成刻蚀和清洁。这种工艺程序称为溅射刻蚀(sputter etch)、反溅射(reverse sputter)或离子铣(ion milling）。它可清除晶圆上的污染物和一层薄的膜。清除污染物提高了已暴露晶圆区域与薄膜之间的电连接，同时提高了薄膜对晶圆表面其他部分的黏度。

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% s$ m5 V1 G- f2 c8 \/ r二极溅射中的许多工艺过程都发生在晶圆表面上或附近。由于氩原子的影响，系统产生大量电子。一方面，它们使衬底升温（可达到 350℃），造成镀膜不均匀；另一方面，它们还会产生辐射环境，造成敏感元件的损坏。



在二极溅射过程中，升温对铝膜的淀积带来一系列问题。升温使得残余在靶上和反应室中的氧气与铝结合生成氧化铝。它是绝缘体，破坏了铝膜的导电性。更为严重的是，升温会在靶材表面生成一层氧化铝膜，这使得正在轰击的氩原子（在二极溅射过程中）没有足够能量击穿这层膜。实际上，靶材被密封，溅射也就随之停止了。三极溅射就避免了二极溅射的一些问题。

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3 v+ x$ ^: ~( D3 J" K! F7 d- n用一个独立的大电流灯丝来产生电离氩原子所需的电子。它被设计在淀积区域之外，用以保护晶圆免受热辐射损坏。可以看出，用三极溅射法淀积的膜密度更大。
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二极溅射的另一个问题是逃人反应室的电子，而且它们对用于淀积的等离子体的建立不产生任何作用。我们用磁控溅射系统来解决这个问题 c 磁控系统是将磁极安装在靶的背面和四周（参见下图），捕获和 / 或限制电子在靶的正面活动。磁控系统对于提高淀积速率更加有效。因此，磁控系统产生的离子流（轰击靶的氩离子密度）要比传统的二极溅射系统好。其次，反应室的压力将更低，这有利于淀积膜的清洁。另外，磁控溅射系统使得靶的温度降低，有利于铝和铝合金的溅射。
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6 `' Y; |% |6 e3 t$ T; z实际生产用的溅射系统各种各样。有的反应室是批晶圆系统，有的则是单晶圆生产系统。大部分生产设备都有装料自锁能力。装料口就像接待室，它是局部真空的，可以保证反应室维持真空。它的优点就是提供了更高的生产率。生产设备通常可以支持一种或两种靶材，而且随着机械技术的发展，将来的设备会有更大的扩展性。
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造成镀膜不均匀