Presentation on theme: "實驗二 金屬薄膜沉積與四點探針方法 Metal deposition and 4 point probe method"— Presentation transcript: 1 實驗二
金屬薄膜沉積與四點探針方法 Metal deposition and 4 point probe method
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Outline 實驗原理 金屬鍍膜 四點探針的理論與量測 四點探針公式推導 實驗步驟 實驗注意事項 3 金屬鍍膜 (Metal Deposition)
4 真空環境 一般的機械式抽氣幫浦,只能抽到10-3 Torr的 真空度(粗抽),之後須再串接高真空幫浦,才 5 diffusion pump
6 turbo pump 7 cryogenic pump
8 真空系統示意圖(鍍鋁機)
9 蒸鍍
根據加熱方式差異,可再分為電阻式(thermal coater)與電子槍式(E-gun evaporator)兩類 電阻式:
10 蒸鍍 電子槍式: 利用電子束打入靶材加熱,金屬靶材擺在石墨或鎢質坩堝(crucible)中。待金屬蒸氣壓超過臨界限度,金屬原子開始徐徐飄附著至腔體四周(包含sample晶圓)。 電子槍式蒸鍍機可蒸鍍熔點較高的金屬,厚度也比較不受限制。此系統主要的優勢是可以避免Na+離子汙染晶片,同時可以改善Step Coverage。
11 Step Coverage 在起伏較劇烈的表面,蒸鍍之金屬斷裂不連續。另外,多片晶圓的大面積蒸鍍也存在厚度均勻的問題。為此,晶片承載臺加上公轉自轉的轉盤機制,方便用於上述兩問題之改善。
12 電阻式蒸鍍
應用於低溫金屬,以及鍍碳、金等導電用薄膜。圖為鍍鋁機。 13 電阻式蒸鍍
14 電子槍式蒸鍍
15 濺鍍 利用一個電漿中的高能離子去轟擊而濺射出一個 靶的原子出來,這些原子接著穿越過一個真空或 非常低壓的氣相,撞擊到晶圓之上,在表面上重
16 濺鍍 17 濺鍍-真空系統 MP TP FV
Chamber MV RV VENT GAS VALVE Ar N2
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濺鍍-操作面板 MP:機械式幫浦 TP:渦輪式幫浦 RV:粗抽閥 FV:細抽閥 MV:主閥 VENT:破真空閥 GAS VALVE:氬氣閥
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濺鍍-操作步驟 關掉主閥MV,按一下VENT破真空。打開chamber後再關閉VENT。 1.破真空,load sample 2.粗抽
20 濺鍍-操作步驟 確定壓力抽至5E-2後,關閉RV,打開FV,打開MV,進行細抽,約需一個半小時。 3.細抽 4.降速
21 濺鍍-操作步驟 6.濺鍍 移開擋板開始進行濺鍍。濺鍍完後將擋板遮回,關掉電極主電源,關閉氮氣流量,關掉GAS VALVE。 7.升速
22 量測晶圓的電阻率 直接量測法 兩點探針法 一點探針法 線性四點量測法 (本實驗採用) 非線性量測法 (實驗三採用) 1. 正方形排列 23
24 四點探針
V I 四點探針量測最早是在1954 年被Valdes 應用於半導體晶片之電阻率的量測上。 25 四點探針 (1)四點探針法有何好處:
四點探針具有以下特點:
26 (2)為何四點探針可減少實驗誤差: 在高導電率材料或小電阻器件的電阻測量之中,不僅電路中的接觸電阻不可以忽略不計,甚至導線的電阻都不是無窮小量。而四點探針法較兩點探針法可有效減少誤差。 27
4 point probe可以更精確量得V與resistivity
28 當厚度遠大於電流擴散深度時: T>>探針彼此間距,且探針與試片邊緣距離>>探針彼此間距 將電流視為表層點電荷
29 四點探針公式推導 當厚度遠小於電流擴散深度時: S 1 2 3
4 I t t<<S/2 Line charge 30 考慮各種形狀: 31 3D (t >> s)
32 2D (t << s)
33 參考照片
1.電阻率量測儀器 2.放置晶片 3.將四點探針對準晶片 4.壓下後數據會顯示出來 34
35 實驗注意事項 1. 實驗時穿著,長褲,襪子,實驗衣,並戴上口罩及手套 2. 移動晶片時都以鑷子夾取 36 實驗結果 Calculate metal thickness
Rsheet=r/tmetal @20oC Au Ag Cu Pt Al Ni 37 結報問題 For different gas tanks, what does the color mean? |