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1、SputterSputterSputterSputter工艺技术工艺技术工艺技术工艺技术2013.6.282013.6.282013.6.282013.6.28Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司Summary Summary Summary Summary 1Sputter工艺介绍2Sputter成膜与关键参数3Sputter 常见异常介绍4Sputter工艺应用1Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1.Sputter1.Sputter1.Sputter1.Sputter工艺介绍工艺介绍工艺介绍工艺介绍uPVD-物理气相沉积技术（PhysicalV
2、aporDeposition）物理气相沉积技术（PhysicalVaporDeposition，PVD）表示在真空条件下，采用物理方法，将材料气化成气体原子、分子或电离成离子，并通过气相过程，在基体表面沉积具有特殊功能薄膜的技术。定义沉积基本过程l从原材料中发射粒子（通过蒸发、升华、溅射等过程）l粒子输运到基板（粒子间发生碰撞，产生离化、复合、反应，能量的交换和运动方向的变化）l粒子在基板上凝结。成核、生长和成膜。分类2Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1.1.1.1.SputterSputterSputterSputter工艺介绍工艺介绍工艺介绍工艺介绍uSputte
3、r-溅射溅射镀膜是指在真空条件中，利用等离子体轰击靶材表面，通过碰撞能量交换使靶材表面原子获得足够大的动能而脱离表面最终在基片上沉积的技术。基本原理阳极(+)靶材玻璃基板Ar+等离子体真空溅射腔Ar 气气阴极(-)3Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司溅射产生过程1.Sputter1.Sputter1.Sputter1.Sputter工艺介绍工艺介绍工艺介绍工艺介绍入射离子与样品原子碰撞动能转换原子动能超过势垒离位原子产生碰撞级联原子动能超过结合能表面原子逸出4Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司Sputter 特点1.Sputter1.Sputte
4、r1.Sputter1.Sputter工艺介绍工艺介绍工艺介绍工艺介绍（1）对于任何待镀材料，只要能制作成靶材，就可以实现溅射；（2）溅射所获得的薄膜与基板间附着力较好；（3）溅射所得到的薄膜纯度高，致密性好；（4）溅射工艺重复性好，膜厚可控；同时可以实现大面积镀膜；溅射存在缺点： 沉积速率低；基板升温严重。5Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1.Sputter1.Sputter1.Sputter1.Sputter工艺介绍工艺介绍工艺介绍工艺介绍磁控溅射基本原理在溅射装置中靶材附近施加一与电场垂直之磁场，此时电子会受到一向心力，即洛伦兹力(Lorentz Force)，
5、电子在洛伦兹力和电场力的作用下被约束在靶材表面附近做螺旋运动；延长电子在等等离子体中的运动路径，提高电子与气体分子的碰撞几率和电离过程；增加等离子密度，提高提高沉积速率；6Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司离子密度随磁力线分布，所以靶材会有蚀刻图形出来。1.Sputter1.Sputter1.Sputter1.Sputter工艺介绍工艺介绍工艺介绍工艺介绍7Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司溅射成膜过程a.成核b.晶粒成长c.晶粒聚集d.缝道填补e.薄膜成长2.Sputter2.Sputter2.Sputter2.Sputter成膜与关键参数成膜
6、与关键参数成膜与关键参数成膜与关键参数8Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司溅射工艺参数影响2.Sputter2.Sputter2.Sputter2.Sputter成膜与关键参数成膜与关键参数成膜与关键参数成膜与关键参数9Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司溅射工艺参数影响2.Sputter2.Sputter2.Sputter2.Sputter成膜与关键参数成膜与关键参数成膜与关键参数成膜与关键参数10Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司3.Sputter3.Sputter3.Sputter3.Sputter常见异常介绍常见异常
7、介绍常见异常介绍常见异常介绍定义：Al薄膜（PureAl）在成膜过程中和Anneal后表面出现的小突起就称为Hillock，成膜后(AOI)成膜后(AOI)Etch后(AOI)u Hillock11Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司SEM表面AFM表面Al刺穿保护层SEM图Hillock可刺穿绝缘层导致绝缘失效，使良率下降。3.Sputter3.Sputter3.Sputter3.Sputter常见异常介绍常见异常介绍常见异常介绍常见异常介绍12Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司Hillock起因分析-差热分析成膜条件：0.3Pa,210W(DC
8、)，100差热分析DSC主要是用来确认Al膜表面Hillock形成的温度范围，从上图可以看出其温度升高到132.76 时有一个强烈的放热峰出现，表明此时Al膜中有一个热应力释放的过程，也就是Hillock形成的过程。3.Sputter3.Sputter3.Sputter3.Sputter常见异常介绍常见异常介绍常见异常介绍常见异常介绍13Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司Hillock起因分析-应力分析成膜条件： 0.4Pa,110W(DC)从上图可以看出在薄膜之弹性形变内，薄膜之应力由张应力至压应力呈线性变化，而当压应力到达薄膜之降服点时(190)，薄膜产生突起以释放
9、薄膜之压应力。薄膜产生Hillock的主要起因是为了释放薄膜应力之产生。3. Sputter3. Sputter3. Sputter3. Sputter常见异常介绍常见异常介绍常见异常介绍常见异常介绍14Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司靶材局部散热不均,造成融化滴在基板上Oxide or VoidTargetMelted particleHeated area圆形慧星狀arcing治具u Splash产生原因Ar+3. Sputter3. Sputter3. Sputter3. Sputter常见异常介绍常见异常介绍常见异常介绍常见异常介绍15Copyright 昆山
10、工研院新型平板显示技术中心有限公司Dome Typewing TypeAOI 检测图3. Sputter3. Sputter3. Sputter3. Sputter常见异常介绍常见异常介绍常见异常介绍常见异常介绍16Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司uNoduleITO 靶材表面突起3. Sputter3. Sputter3. Sputter3. Sputter常见异常介绍常见异常介绍常见异常介绍常见异常介绍17Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司ITO屑吸附在靶材上Nodule爆开形成更多ITO屑Nodule形成Nodule增殖ITO Sputt
11、erNodule形成与增殖Arcing3. Sputter3. Sputter3. Sputter3. Sputter常见异常介绍常见异常介绍常见异常介绍常见异常介绍18Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司4. Sputter4. Sputter4. Sputter4. Sputter工艺应用工艺应用工艺应用工艺应用uSputter 在LTPS 中应用19Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司u Sputter工艺对特性的影响膜厚以及均一性影响 导致刻蚀工艺均一性差，局部Tape角度偏大，后续膜层覆盖不好，会存在断线或短路的风险；薄膜面电阻影响 薄膜面
12、电阻过大，会导致Gate line、Date line等电压降较高，影响TFT工作； 4. Sputter4. Sputter4. Sputter4. Sputter工艺应用工艺应用工艺应用工艺应用Particle 管控20Copyright 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司Plasma 的影响 Sputter 的plasma存在对膜层的损伤，同时也可能有多余的电荷残留造成Ioff升高（天线效应）。M1、M2之后都有高温修复所以在passivation之后的Ioff值较小；ITO沉积之后Ioff就会有升高，在ITO退火之后会略有下降。ITO之前ITO之后ITO sputter之后Ioff上升很明显，退火之后会有一点下降，说明sputter工艺会造成Ioff上升。A:passivation之后B:平坦化层C:平坦化层退火D:平坦化层AshingE:ITO sputter之后F:ITO退火之后4. Sputter4. Sputter4. Sputter4. Sputter工艺应用工艺应用工艺应用工艺应用21谢谢！谢谢！
