半導體晶片 Al/Ti 金屬薄膜磁控濺射鍍膜工藝實現(xiàn)

在半導體硅基晶片實驗中，Ti常用作粘附阻擋層，Al作為導電金屬層，Ti/Al疊層金屬薄膜廣泛用于歐姆接觸、金屬互連研究。該薄膜適合，采用雙靶直流磁控濺射交替沉積完成；鄭州成越桌面雙靶、三靶磁控濺射鍍膜儀可完成硅片基底上Ti、Al金屬薄膜制備，滿足高校半導體材料科研實驗需求。

一、實驗基礎條件

1、設備配置要求

• 設備：桌面雙靶磁控濺射鍍膜儀（雙路DC直流電源，2英寸高純Ti靶、Al靶，純度≥99.99%）
• 真空系統(tǒng)：分子泵高真空機組，本底真空優(yōu)于1×10?? Pa
• 樣品臺：可旋轉(zhuǎn)樣品臺，可選基底加熱、基底偏壓功能，適配4?8英寸硅片
• 工作氣體：高純氬氣Ar ≥99.999%，MFC質(zhì)量流量控制器**控流

2、硅片晶片預處理（關鍵，影響薄膜附著力）

1. 硅片依次丙酮、無水乙醇、去離子水超聲清洗，去除光刻膠、油污顆粒；
2. 高純氮氣吹干；
3. 放入腔體后，可做Ar離子預濺射清洗基底5?10min，去除硅片表面自然氧化層，提升Ti膜粘附力。

二、Al/Ti薄膜參考工藝流程（Ti粘附層→Al導電層順序）

工藝順序：抽高真空→基底離子預清洗→濺射Ti粘附層→切換靶位濺射Al導電層→冷卻取樣

說明：Ti優(yōu)先沉積在硅片表面作為粘附阻擋層，再沉積Al導電層；可通過濺射時間精準控制每層薄膜厚度。如需Ti?Al共濺射合金薄膜，可同時開啟雙靶共濺射模式。

三、工藝常見難點與改善方向

• 薄膜附著力差、起皮：硅片清洗不到位、本底真空不足；強化基底Ar離子預清洗，提高本底真空；
• Al薄膜容易氧化：腔體本底真空不夠，氬氣純度不足；必須保證本底真空，使用5N高純氬氣；
• 膜厚不均勻：開啟樣品臺旋轉(zhuǎn)，優(yōu)化靶?基距離；
• 薄膜應力大：適當降低濺射功率，可適度基底加熱釋放薄膜應力。

四、適配成越科儀設備型號

• 桌面型雙靶磁控濺射鍍膜儀（不銹鋼腔體）：適合4?6英寸硅片Ti/Al交替濺射，主流科研選型；
• 三靶磁控濺射鍍膜儀：可擴展增加TiN靶，實現(xiàn)Ti/TiN/Al多層半導體金屬化結(jié)構；
• 矩形腔室磁控濺射鍍膜儀：適配8英寸大尺寸晶圓樣品。

五、工藝FAQ