金屬互連薄膜的制備與研究.pdf

1、在本論文中，利用蒸發(fā)方法制備金屬薄膜來實現(xiàn)在微機(jī)電系統(tǒng)（MicroElectroMechanicalSystem，MEMS）工藝中的金屬互連，在MEMS制作過程中，常常需要將傳感器和電路控制部分連接，即要實現(xiàn)接觸孔的電互連結(jié)構(gòu)，為了與上層結(jié)構(gòu)形成良好的電連接，就需要制備一層金屬薄膜（如銅、鋁、鎳等），在接觸孔和上層傳感器結(jié)構(gòu)之間立一個金屬互連柱。而制作的金屬互連柱的性能好壞，將直接影響到MEMS器件的工作性能。本論文重點(diǎn)研究了制備金屬互

2、連薄膜的工藝流程，并對實驗結(jié)果進(jìn)行了討論和分析。測試表明，通過離子束反應(yīng)濺射和電子束蒸發(fā)沉積的薄膜滿足非制冷紅外焦平面的互連要求。本文完成的主要工作如下：(1)利用蒸發(fā)方法制備金屬薄膜來實現(xiàn)在微機(jī)電系統(tǒng)工藝中的金屬互連。制備的過程分為兩部分，即首先利用反應(yīng)離子束濺射方法沉積了一層金屬作為緩沖層，起到增加厚膜與襯底的附著力的作用；然后利用蒸發(fā)方法制備金屬薄膜來實現(xiàn)上下層的互連。為了避免使用化學(xué)試劑濕法腐蝕時，對圖形輪廓及下層材料造成損壞，

3、采用剝離技術(shù)來制作金屬互連柱。分別在剝離層為雙層AZ5214負(fù)膠，聚酰亞胺（ZKPI-305IID）/AZ5214負(fù)膠和ENPI剝離膠的情況下，制備了金屬Ni互連柱，其中雙層AZ5214負(fù)膠作剝離膠時制備金屬柱高1.86μm，聚酰亞胺（ZKPI-305IID）/AZ5214負(fù)膠作剝離層時制備金屬柱高2.0μm，ENPI剝離膠作剝離層時制備金屬柱高1.7μm。比較了以上三種剝離層的特性，實驗結(jié)果表明它們都較好的起到了互連的作用，使用ENP

4、I剝離膠作為剝離層金屬互連性能最好。(2)對典型工藝制備出的薄膜進(jìn)行了性能測試，包括臺階儀測試薄膜的膜厚以及薄膜應(yīng)力、原子力顯微鏡測試薄膜表面形貌以及X射線衍射分析薄膜的織構(gòu)等。討論了對薄膜性能造成影響的因素，主要分兩部分論述。一為離子束濺射過程中可能產(chǎn)生的影響因素；二為電子束蒸發(fā)過程以及熱處理可能產(chǎn)生的影響因素。(3)本論文采用了有限元方法對薄膜制備過程中存在的熱－應(yīng)力進(jìn)行了計算機(jī)模擬，模擬結(jié)果數(shù)值和實驗結(jié)果測試數(shù)值符合很好，從理論上