半导体晶片 Al/Ti 金属薄膜磁控溅射镀膜工艺实现
在半导体硅基晶片实验中，Ti常用作粘附阻挡层，Al作为导电金属层，Ti/Al叠层金属薄膜广泛用于欧姆接触、金属互连研究。该薄膜适合，采用双靶直流磁控溅射交替沉积完成；郑州成越桌面双靶、三靶磁控溅射镀膜仪可完成硅片基底上Ti、Al金属薄膜制备，满足高校半导体材料科研实验需求。
一、实验基础条件
1、设备配置要求
- 设备：桌面双靶磁控溅射镀膜仪（双路DC直流电源，2英寸高纯Ti靶、Al靶，纯度≥99.99%）
- 真空系统：分子泵高真空机组，本底真空优于1×10⁻⁴ Pa
- 样品台：可旋转样品台，可选基底加热、基底偏压功能，适配4‑8英寸硅片
- 工作气体：高纯氩气Ar ≥99.999%，MFC质量流量控制器**控流
2、硅片晶片预处理（关键，影响薄膜附着力）
- 硅片依次丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗，去除光刻胶、油污颗粒；
- 高纯氮气吹干；
- 放入腔体后，可做Ar离子预溅射清洗基底5‑10min，去除硅片表面自然氧化层，提升Ti膜粘附力。
二、Al/Ti薄膜参考工艺流程（Ti粘附层→Al导电层顺序）
工艺顺序：抽高真空→基底离子预清洗→溅射Ti粘附层→切换靶位溅射Al导电层→冷却取样
| 工艺阶段 | 关键工艺参数参考 |
| 本底真空 | ≤1×10⁻⁴ Pa |
| 工作氩气流量 | 20‑30 sccm |
| 工作气压 | 0.3‑0.5 Pa |
| Ti靶直流功率 | 150‑200 W，Ti粘附层厚度50‑100 nm |
| Al靶直流功率 | 180‑220 W，Al导电层厚度200‑500 nm |
| 样品台转速 | 5‑15 rpm，保障薄膜均匀性 |
| 基底温度 | 室温‑200 ℃（根据实验需求选择加热） |
说明：Ti优先沉积在硅片表面作为粘附阻挡层，再沉积Al导电层；可通过溅射时间精准控制每层薄膜厚度。如需Ti‑Al共溅射合金薄膜，可同时开启双靶共溅射模式。
三、工艺常见难点与改善方向
- 薄膜附着力差、起皮：硅片清洗不到位、本底真空不足；强化基底Ar离子预清洗，提高本底真空；
- Al薄膜容易氧化：腔体本底真空不够，氩气纯度不足；必须保证本底真空，使用5N高纯氩气；
- 膜厚不均匀：开启样品台旋转，优化靶‑基距离；
- 薄膜应力大：适当降低溅射功率，可适度基底加热释放薄膜应力。
四、适配成越科仪设备型号
- 桌面型双靶磁控溅射镀膜仪（不锈钢腔体）：适合4‑6英寸硅片Ti/Al交替溅射，主流科研选型；
- 三靶磁控溅射镀膜仪：可扩展增加TiN靶，实现Ti/TiN/Al多层半导体金属化结构；
- 矩形腔室磁控溅射镀膜仪：适配8英寸大尺寸晶圆样品。
五、工艺FAQ
Q1：制备半导体晶片Al/Ti薄膜，为什么优先选DC直流磁控溅射？
A：Al、Ti均为导电金属靶，直流DC溅射沉积速率高，工艺稳定，适合半导体金属层制备；绝缘陶瓷靶才需要使用RF射频电源。
Q2：Ti层与Al层的沉积顺序能否颠倒？
A：半导体硅片实验一般先镀Ti再镀Al。Ti作为粘附层提升金属膜与硅基底结合力；如果先镀Al，Al容易和硅发生互扩散，界面性能变差。
Q3：没有离子源，如何改善硅片基底表面状态？
A：可以利用靶材预溅射挡板，预溅射5‑10分钟，同时样品台在挡板后方，利用等离子体间接轰击清洗；条件允许建议选配离子清洗源。
Q4：想要做Ti‑Al合金薄膜，设备如何设置？
A：双靶同时开启共溅射，分别调节Ti靶、Al靶直流功率，通过功率配比控制薄膜合金组分，搭配旋转样品台提升组分均匀。
设备与工艺咨询
郑州成越科学仪器双靶、三靶磁控溅射镀膜仪支持半导体硅片Ti/Al金属薄膜制备，可配套离子清洗源、基底加热、偏压模块，可协助客户提供基础工艺参考。
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