Nucleation Grain Growth Coalescence Filling of Channels Film Growth
Crystal Growth Mechanism
Crystal Growth Mechanism
Crystal Growth Mechanism
Void
後果：增加膜的阻抗 解决方案： 減小grain size 提高靶材密度 金屬連線上絕緣層通常厚度比較薄在1000到3000之間,即使
金屬層角落部分有凸出也不至於連起來形成Void 控制ITO成膜速度合適
Spike(Al)
原因： w Si在400℃左右對Al有一定的固態溶解度,因此沉積於Si上
的Al在經歷約400 ℃以上的步驟時,Si將借擴散效應進入 Al,Al亦回填Si因擴散而遺留下的空隙,在Al與Si進行接觸部 分形成Spike
Al 場氧化膜
N+
Si
Spike(Al)
後果：如果尖峰長度太長,穿透了膜層,會導致短路 解決方案： w 一般在金屬鋁的沉積制程中主動加入相當於Si對Al之溶解度
•原理：
濺鍍，即利用電漿所 利用DC Power將通入 產生的離子，藉著離 的Process Gas解離成 子對被濺鍍物體電極 電漿，藉著離子對靶 的轟擊，使電漿的氣 的轟擊將靶材物質濺 相内具有被鍍物的粒 射飛散出來，而附著 子來產生沉積薄膜的 於目標基板形成膜。 一種技術。
Crystal Growth Mechanism
w ITO靶材為高硬度陶瓷材 料,面積大時製造較難,故 採用多塊小靶材拼接而成, 接縫處常有Nodule存在
w 制程中Nodule爆裂開形 成許多ITO屑,飛到靶材上 遮住部分靶材無法Sputter, 形成新的Nodule
Nodule（ITO）
後果： w 引起ITO flake產生,掉落於基板為Particle,影響鍍膜品質,
Target
Oxide or Void
Heated area
Ar
Substrate Wing type
Melted partical
Dome type
Splash
後果：大块金属残留导致闸极线与信号线短路 解决方案：
用Shield plate装置保護Target邊緣不被Arcing 改变Target的形状可以減少Arcing 預防Arcing對策->
Substrate Temperature Chamber Pressure Gas Flow Rate DC Power Magnet Scan Speed/Field
即溫度、壓力、氣體氣流之速率、DC功 率密度、磁鐵掃描及範圍。
Sputtering principle
•定義：
導致ITO层的阻抗惡化并且减少ITO层的透光率 解決方案： w 用超高密度的ITO靶材（>95%）可獲得改善 w 將target表面處理平滑及乾淨
Void
原因： w film的膨胀系数大于底材时,从高温降至室温时,film受到拉伸应力,如此
应力过大时,Al原子沿晶界向膜下移动,形成許多空隙(Void)或裂痕 (Cracks) w Al在高温制程时,成膜的晶粒方向不一样,（111）晶粒在两（110）晶粒 间形成Void,因为（110）晶粒和（111）晶粒的热膨胀系数不同 w 金屬連線高低起伏的外觀使上面鍍絕緣層不易完全將縫隙填滿（填塞不 良）,留下Void w ITO成膜速度太快使得薄膜呈柱狀結構造成有很多孔洞（Void）產生而 影響膜質
Splash
原因： 当target局部（如void、
oxide處）散热不均,过 热地方在高温下融化, 在Ar离子轰击下滴落在 基板上,形成Dome type的splash 在target edge有强烈的 arcing现象,使边缘的金 属融化溅落在基板上, 形成wing type的splash
制在約數mtorr 4、加入電場(target為負極),點燃plasma,
開始鍍膜 5、膜厚度達到之後,停止電場 6、基板從S Chamber傳到T Chamber 7、基板送入L Chamber,破真空取出
Hillock （Al）
原因：
w film的膨胀系数小于底材时,从高 温降至室温,film受到挤压应力, 若此应力过大时,Al原子沿晶界 向膜上移动,形成小的突起
w Al成膜的晶粒方向不一致,在後續 高温制程时,（110）晶粒在两 （111）晶粒间形成hillock,形 成的原因为（110）晶粒和（111） 晶粒的热膨胀系数不同
Hillock
Hillock （Al）
後果：易造成闸极线与信号线相會處短路 解决方案： w 用AlNd target代替Al target w 在Al上面再镀一层覆盖金属来抑制Al hillock的产生 w 減小grain size可降低hillock凸出的大小
提高Target的纯度,使其低氧化低雜質（Inclusion） 提高Target密度（ Void ） 提高Target表面平整度（Surface Finish） 减小target晶粒的大小,提高均一性（Gain Size）
Nodule（ITO）
原因:
w ITO靶材是由氧化銦及氧化錫熱燒結而成,若混合不均及壓結密度不足 就易在濺鍍時產生節瘤
Sputter原理和流程
PVD製程知識
Gas in
Sputter原理
+-
N
S
N
pumping
電子螺旋運動
電子平均自由徑比較
Magnetron DC Sputtering
低，陰極加磁鐵
低
濺擊能量
濺擊產額
電子平均自 由徑及能量
增大
增長，變大
濺擊總 能量
Ar+數量 及能量
增多，變大
Parameter
Crystal Growth Mechanism
PVD Flow
機械流程 動作流程
機械 流程
機械 流程
機械 流程
機械 流程
機械 流程
機械 流程
Sputter Process Flow:
1、抽真空(粗抽) - 760torr至10-3 torr 2、抽真空(細抽) - 10-3 torr至10-8 torr 3、到達底壓約10-7 torr後通Ar氣,使壓力控