CN100336185C

CN100336185C - Ⅲ—Ⅴ族化合物材料上原位淀积SiO2和金属膜的方法

Info

Publication number: CN100336185C
Application number: CNB2005100426715A
Authority: CN
Inventors: 郝跃; 谢永桂; 冯倩; 张进城; 李亚琴; 王冲
Original assignee: Xidian University
Current assignee: Xidian University
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2025-05-17
Also published as: CN1713360A

Abstract

本发明公开了一种在III-V族化合物材料上原位淀积SiO₂和金属膜的方法，该方法采用电子束EB真空蒸发，用高纯SiO₂颗粒作蒸发源材料，在1个设备的蒸发台内先后完成对SiO₂膜和金属膜的两种膜的蒸发。其过程是对片子进行清洗、光刻后装入电子束EB蒸发台的反应室中并抽真空在2.4×10^-3Pa以上，在室温下先蒸发SiO₂膜，再蒸发金属膜，或者先蒸发金属膜，再蒸发SiO₂膜，蒸发时置电子抡高压为10k，根据蒸发的不同材料给电子抡外加不同电流，并设定二氧化硅/金属的不同密度和系数值，待膜厚达到要求后将电子枪电流减为0，最后将淀积到片子上的二氧化硅/金属进行光刻胶的剥离。本发明具有工艺简单、成本低、环境污染少，生成膜质量好的优点，可用于对微电子器件的批量生产。

Description

Ⅲ—Ⅴ族化合物材料上原位淀积SiO2和金属膜的方法

技术领域

本发明属于微电子技术领域，涉及半导体材料的处理，具体地说是一种III-V族化合物材料上原位淀积SiO₂和金属膜的方法。

背景技术

自从1957年发现二氧化硅(SiO₂)对某些杂质如硼(B)、磷(P)等向硅(Si)中的扩散有掩蔽作用以来，将光刻技术和表面钝化技术巧妙地结合起来，就可以生产出各种各样性能优良的平面晶体管和集成电路。

事实上，SiO₂不仅可作为某些杂质扩散的掩蔽物，而且还提供了器件表面的钝化保护作用、电绝缘作用以及构成其间本身的一部分，如在MOS晶体管中的绝缘栅中的绝缘膜、绝缘栅肖特基FET中的绝缘膜和MOS电容器的介质等，因而它的生长方法和主要性质是十分重要的。

对于Si基半导体材料上的SiO₂生长，一般采用直接生长法，如干氧氧化、湿氧氧化、水气氧化等等，生长温度很高，一般在1000℃以上。

对于由III族元素和V族元素组成的半导体材料，即III-V族化合物半导体材料，如砷化镓(GaAs)基、磷化铟(InP)基、氮化镓(GaN)基等非Si基的半導体材料，如果采用直接生长法是无法实现的，且生长温度很高，会发生组分的分解等问题。因而，非Si基材料上SiO₂的形成，只能采用在一定的反应室中先生成SiO₂，然后，将其“落在”材料上，或一边形成SiO₂，一边“落在”材料上的堆积方法，通常称它为淀积方法。

现在用GaAs基材料、InP基材料、GaN基材料等III-V族化合物材料制作的器件和集成电路，如异质结双极晶体管HBT、高电子迁移率晶体管HEMT等无论在使用频率、功率、噪声、抗宇宙辐射等方面均比硅基材料要高出几个数量级，因此在通信产业、高速公路智能控制系统、军用雷达、军事卫星等方面，均成为发展的热点。

随着微电子技术的发展，化合物半导体技术工业也将成为必不可少的重要产业，而HBT、HEMT以及用它们集成的微波IC、毫米波集成电路mm IC在制作过程中都需要淀积SiO₂，同时在半导体器件或IC制造过程中，还需要应用多种金属膜。金属膜用作内部电极的欧姆接触和集成电路元件之间的互连，以及场效应晶体管和MOS管的栅。硅基半导体材料中，金属膜主要使用金属铝(Al)材料，这种膜材一般都采用真空蒸发的方法制作，而III-V族化合物材料，如GaAs基，InP基、GaN基等材料中。金属膜的制作比较复杂，要求精度也高，往往需要采用二层以上的多层金属的复合膜来进行制备，而且对膜的组分和膜厚的精度要求高，其中还使用一些高熔点金属。

目前，在SiO₂的淀积技术中，通常采用的方法很多，如常压化学气相生长法APCVD、减压化学气相生长法LPCVD、等离子体化学气相生长法PECVD、光化学气相生长法光-CVD、ECR等离子体化学气相生长法ECRPECVD、渺射等等。在众多的淀积方法中，因为生长温度过高和膜的质量、均匀性等因素，人们经常使用的是光-CVD和PECVD。

1.光-CVD淀积SiO₂的机理和特点：

光CVD是光反应和化学反应相结合生成SiO₂的方法，其设备如图1所示。该光化学气相淀积装置，由反应室、ArF激光产生室以及气路三大部分组成。其中，气路主要由各路反应气体、质量流以及除害装置等组成。光源气体是：氩(Ar)、氟(F₂)、氦(He)，而SiO₂反映气体是硅烷(SiH₄)、氧化亚氮(N₂O)、N₂等。

ArF激光的产生：将Ar、F₂、He通入ArF反应室中，通过加上高能形成ArF激光，再通过石英窗进入SiO₂反应室中。SiO₂反应室中，有气体入口，基板加热，抽气口，排气口，基板加热到250℃后，将SiH₄、N₂O通入后，将ArF激光通入SiO₂反应室中就可进行反应。

该光-CVD淀积SiO₂对由于表面无损伤，膜的致密性好，折射率很高，所以是实验室淀积SiO₂的主流方法。但是存在以下不足：

(1)该方法不能大量生产；

(2)由于光-CVD的设备本身很贵，加之所用气体都是价格昂贵的高纯F₂、He、Ar、SiH₄，因而成本非常高；

(3)由于SiH₄是极易自燃的气体，一泄漏就要自燃，所以安全性差；

(4)由于F₂是腐蚀性很强的气体，故对大气有很强的污染作用；

(5)由于生长温度250℃，且膜厚只能间接估算，所以膜厚不能精确控制。

2.等离子体CVD淀积SiO₂的机理和特点

等离子体CVD的缩写为PECVD，由于常压化学气相生长法APCVD、减压化学气相生长法LPCVD的淀积温度都比较高，在III-V族半导体材料中使用较困难，为了能使化学反应在较低的温度下进行，就利用了等离子体的活性来促进反应，因而，PECVD也称为等离子体强化化学气相淀积。这是一种高频辉光放电物理过程和化学反应相结合的技术。为了产生等离子体，必须维持一定的气体压力。由于辉光放电等离子体中不仅有高密度的电子10⁹-10¹²cm^-3，而且电子气温度比普通气体分子高出10-100倍。于是反应气体虽然处于环境温度状态下，但却能使进入容器中的反应气体在辉光放电等离子体中受激、分解、离解和离化，大大提高了参与反应物的活性。这样，具有高反应活性的中性物质很容易被吸附到较低温度的基体表面上，发生非平衡的化学反应，沉积生成薄膜，沉积速率主要受高频发生器功率的影响。

如图2所示，PECVD装置，也由三部分组成：高频发生器，气体管路系统，反应室。气路管道部分：由气体管路、质量流量计、抽真空系统、排气系统等部分组成。而高频发生器是加在反应室外部，反映室是SiO₂淀积的场所，里面有加热装置，放基板，俗称片子的基座，进气口，抽气口，在它的外部是高频发生器。将基座温度加热到要求值，真空也抽到要求温度后，通入反应气体。将高频发生器置于预定功率，反应就在一定速率下进行，选用相应时间，就可得到预想厚度。高频发生器的使用频率一般采用工业用13.56MH₂高频RF。

该PECVD由于生长膜比APCVD、LPCVD降低了基板温度，速率快，成膜质量好，针孔少，不易龟裂，因而特别适用于金属化后钝化膜和多层布线介质膜。但是PECVD依然存在成本高的不足，一台量产型的PECVD大约在100万元以上，而且使用高纯气Ar、SiH₄价格昂贵、耗量大；同时由于SiH₄是自燃气体，对安全造成很大的威胁，而且生长温度高达300℃，不能直接控制生长速率，使膜厚达不到精确控制；此外由于等离子的轰击会使沉积膜表面产生缺陷，等离子体中产生的多种反应物质会使反应复杂化，因此造成薄膜质量下降。

由于在半导体器件或集成电路制造过程中，需要应用多种金属膜用作内部电极的欧姆接触和集成电路元件之间的互连，以及场效应晶体管和MOS管的栅。而III-V族化合物材料中。往往需要采用二层以上的多层金属的复合膜来进行制备，而且对膜的组分和膜厚的精度要求高，需要采用电子束EB蒸发和渺射的方法。而EB蒸发方法与渺射蒸发方法比较，现在大量采用的是EB蒸发。

3.EB蒸发制作金属膜的工作原理及工艺

电子束蒸发是利用被高压加速并聚焦的电子束在真空中轰击蒸发源的表面时，由于电子束的动能几乎完全转为热能，而且高速运动的电子有巨大的动能，并且能量很集中，瞬间即可达到约为3000℃的高温，足以使蒸发源熔化，并蒸发到基片，如硅片表面上形成薄膜，因为熔点很高，所以很多难熔金属，如：钨(W)、钽(Ta)、铂(Pt)等都可以用EB蒸发的方法来形成金属薄膜。

电子束EB蒸发装置一般由电子束蒸发源、真空系统、反应室即钟罩等组成。真空系统主要为钟罩内提供一定的真空环境，真空越低。钟罩内的气体分子越多，电子束的能量就要受到衰减，影响金属膜的质量，而且膜容易被氧化。另外，还有蒸发材料的坩埚以及用来控制蒸发量的快门，坩埚上面还有装片子的载物台等等。为了蒸发多层金属膜，坩埚一般可设置3个、4个或5个，装入不同的蒸发材料，蒸发时更换位置，就可得到不同的金属膜。

加热蒸发源的热能是电子束产生的，所以电子束EB的质量是电子束蒸发台好坏的关键所在，它简单的工作原理如图3所示。产生电子束的装置称电子枪，现多采用偏转电子枪，它具有功率大、蒸发速率快、工作稳定可靠，能完全吸收高能辐射电子以及灯丝工作寿命长等特点。偏转电子枪是利用具有一定速度的带电粒子即电子，在均匀磁场中受力的作用作圆周运动这一原理设计而成。它由热阴极、电子加速板和阳极即膜材料等组成。

电子束EB蒸发除了具有可蒸发高熔点的金属特点以外，而且在蒸发时不需直接加热坩埚，这样就可以通水冷却坩埚，因此避免了坩埚材料对膜料的沾污，所以电子束EB蒸发被广泛应用，是目前半导体产业中量産型金属膜形成的主流方法。

使用上述PECVD沉积SiO₂和使用电子束EB蒸发装置沉积金属膜一般有两种必用的工艺：

第1种工艺是：先生成SiO₂再生成金属膜，如图4所示。其过程如下：

第一步，清洗片子；

第二步，将清洗后的片子放入PECVD设备的反应室中进行SiO₂的淀积；

第三步，对淀积后的片子进行光刻；

第四步，用HF基腐蚀液在排风良好的环境进行湿法化学腐蚀；

第五步，对腐蚀后的SiO₂，进行有机和化学清洗；

第六步，对清洗完毕的片子再进行光刻；

第七步，将光刻过的片子，再装入电子束EB蒸发台中，进行电子束蒸发金属膜；

第八步，用丙酮对金属膜进行湿法化学剥离。

第2种工艺是：先生成金属膜再生成SiO₂，如图5所示。该过程也分为片子清洗、光刻、淀积金属膜、剥离、清洗、淀积SiO₂、光刻、SiO₂腐蚀8个步骤，该8个步骤也要分别在电子束EB蒸发台和PECVD设备两种设备中完成。

上述普通淀积SiO₂和金属膜的方法由于需要的工步多，因而工效低、生産成本高，除需一台EB蒸发台外，还需一台几十万元-100多万元/台PECVD设备，同时由于化学腐蚀和PECVD淀积中存在有害气体，而且，片子在加工过程中8次曝露于大气，不仅对环境造成有害污染，而且对器件的电气特性特别是表面器件的稳定性和可靠性以及合格率将造成极大的影响；此外用PECVD设备淀积SiO₂需用大量的很贵的高纯气体，如高纯Ar，SiH₄等，其中极易自然的不安全气体SiH₄对也会对环境会造成不良的影响，而且淀积的SiO₂的均匀性，重复性不太好，淀积温度要300℃、遠高過室温，淀积速率和膜厚不能直接监测，达不到精确控制的目的。

发明的技术方案

本发明的目的在于克服上述已有普通淀积SiO₂和金属膜方法的诸多问题，提供一种在III-V族化合物材料上原位淀积SiO₂和金属膜的方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的技术关键是：用电子束EB蒸发实现SiO₂膜的淀积；用EB蒸发台实现SiO₂和金属膜的原位加工工艺。其技术方案是采用电子束EB真空蒸发，采用99.999％的高纯SiO₂颗粒作为蒸发源材料，在一种设备的蒸发台内一次性先后完成对SiO₂膜和金属膜的蒸发，即片子不需要出蒸发台，待两种膜均蒸发完后再取出蒸发台，以达到原位加工之目的，其具体过程如下：

(1)对III-V族化合物材料的基片进行清洗、烘干；

(2)在清洗、烘干后的基片上光刻图形；

(3)将光刻过的片子装入电子束EB蒸发台的反应室中，并对反应室抽真空后，将装有SiO₂材料的坩埚置待加热位置；先进行SiO₂膜的蒸发再进行金属膜的蒸发，或者先进行金属膜的蒸发，再进行SiO₂膜的蒸发；

(4)将淀积到片子上的二氧化硅/金属进行光刻胶的剥离。

所述SiO₂膜的蒸发按如下工艺条件进行：

a.将反应室抽真空，其真空度在2.4×10^-3Pa以上；

b、将装有SiO₂材料的坩埚置待加热位置，置电子抡高压10kv；

c、在膜厚仪上，设定SiO₂的密度D和系数Z分别为2.202g/cm³和1.07；

d、用控制器给电子抡加10～20mA的电流，使SiO₂熔化；

e、以2-10/sec的速率进行蒸发，并在蒸发的过程中对电子抡的束斑进行扫描，直到膜厚达到要求后将电子抡电流减为0。

所述金属膜的蒸发工艺条件如下：

a、反应室内真空度维持在2.4×10^-3Pa以上；

b、将装有金属膜材料的坩埚置待加热位置，置电子抡高压为10kv；

c、在膜厚仪上，按照不同的金属材料设定其密度D为2.7～19.3、系数Z值为0.331～1.08；

e、用控制器给电子抡按不同金属材料加30～80mA的电流，使金属熔化；

d.以1.5-610/sec的速率进行蒸发，并在蒸发的同时对电子束的束斑进行扫描，待膜厚达到要求后将电子抡电流减为0。

本发明的EB蒸发与现有的光-CVD、PECVD方法相比，具有如下效果：

(1)减少了影响膜质量的因素。由于本发明是用SiO₂经加热后蒸发出来直接淀积到基板表面以形成绝缘膜，该绝缘膜仍是SiO₂，而光-CVD、PECVD二者是在反应的过程中生成SiO₂淀积到基板表面，所以膜的质量受影响的因素较多。

(2)提高了工效。由于本发明只需要4个工步，比普通淀积SiO₂和金属膜工艺少了4个工步，因此节省了一倍多时间，大大提高了工效。

(3)约了开支。由于本发明淀积SiO₂和金属膜工艺，只需一台EB蒸发台即可，而普通淀积SiO₂和金属膜工艺，除需一台EB蒸发台外，还需一台几十万元-100多万元/台PECVD设备，而且用PECVD设备淀积SiO₂需用大量的很贵的高纯气体，如高纯Ar，SiH₄等，因此，本发明方法比普通淀积方法极大的节约了开支。

(4)减少了对环境的污染。本发明由于少了4次污染，而且所用原料无易燃气体，减少了对环境的污染。

(5)工艺简单衬底温度为室温，且膜厚能精确控制，生成的SiO₂质量良好，如表1所示：

表1 本发明的SiO₂和光-CVD、PECVD的SiO₂的质量比较

	本发明EB	光-CVD	PECVD
	本发明EB	光-CVD	PECVD	基片温度T	室温	250℃	300℃
折射率n	1.47	1.47	1.43-1.46	基片温度T	室温	250℃	300℃
折射率n	1.47	1.47	1.43-1.46	折射率均匀性	±1％	±1％-2％	±2％
厚度均匀性	＜1％			折射率均匀性	±1％	±1％-2％	±2％
厚度均匀性	＜1％			厚度可控精度	＜2	20-30	30-50
绝缘性	好	好	好	厚度可控精度	＜2	20-30	30-50
绝缘性	好	好	好	薄膜质量	良好	良好	次之
实用性	可量产	现在不能量产	可量产	薄膜质量	良好	良好	次之
实用性	可量产	现在不能量产	可量产	工艺操作	简单	复杂	复杂

附图説明

图1为光化学气象淀积原理图

图2为立式管状PECVD装置原理图

图3为电子束蒸发源示意图

图4为普通SiO₂→金属膜的工艺流程图

图5为普通金属膜→SiO₂的工艺流程图

图6为本发明SiO₂→金属膜的工艺流程图

图7为本发明金属膜→SiO₂的工艺流程图

具体实施方式

本发明选用了日本真空公司生产的VPC-1100电子束蒸发台，它附有膜厚测试仪，带有4个可移动位置的坩埚，即一次进片，可蒸发4种材料；SiO₂蒸发源材料的选择：要求纯度达99.999％，粒度：1-3mm；金属材料的选择：纯度达99.99％-99.999％；坩埚套的选择：SiO₂材料蒸发时，不能直接放入EB蒸发台的坩埚内，而要先放入坩埚套内，然后将坩埚套放入EB的坩埚内再进行蒸发。SiO₂的坩埚套最好选用钽Ta材。也可用高纯石墨坩埚套或高纯无氧铜坩埚套。蒸金属时，也最好使用坩埚套。铂Pt材蒸发时最好用钨W材做成的坩埚套。钽Ta材蒸发时也最好用钨W材做的坩埚套。别的金属蒸发时，用高纯无氧铜或高纯石墨坩埚套即可。

参照图6，本发明先SiO₂后Ni/Aa原位蒸发的工艺过程如下：

1)首先对III-V族化合物材料的基片进行有机和化学清洗，用大量的高纯水进行冲洗，然后用高纯氮气吹干片子；在120℃的烘箱中，烘片子30分钟，或170℃的烘箱中，烘片子10分钟；

2)对烘干的基片子进行光刻，即片子上先涂布上一层光刻胶，完毕后在80℃-90℃的烘箱中，烘10分钟，随后用紫外线进行曝光，紧接着进行显影，漂洗，再进行后烘5分钟95℃，光刻出的图形和要用光刻胶保护的部分就在片子上显示出来；

3)将光刻过的基片装入坩埚，再将坩埚放如电子束EB蒸发台的反应室中，即钟罩中，衬底置室温，并将坩埚置待加热位置；

4)将反应室抽真空，要求真空度：

2.4×10^-3Pa以上；

5)按下述工艺先进行SiO₂膜的蒸发：

a、打开蒸发台的电子抡电源，预热后，开高压，电压置10kv；

b、将膜厚仪开关置ON，设定好SiO₂的密度D和系数Z，即

D：2.202g/cm³ Z：1.07

c、用控制器加电子抡电流，使SiO₂熔化，电流一般加到10mA～20mA；

d、打开挡板开始蒸发，蒸发速率可达2-10A/sec，蒸发时对电子抡的束斑要不停的进行扫描，即在控制器上，不停的来回转动控制束斑位置的旋钮，因为SiO₂是绝缘物，导热性很差，束斑老停留在一个位置，容易把坩埚打穿，待膜厚达到要求后关闭挡板，将电子抡电流减为0，该速率及膜厚均可在膜厚仪上直接显示。

6)再先后进行金属膜的蒸发：

其工艺条件为：

a、反应室内真空度维持在2.4×10^-3Pa以上

b、电子抡高压仍置10kv。

c、在膜厚仪上，设定所用金属的密度D和系数Z值；

d、用控制器按照不同金属材料给电子抡加不同的电流，使金属熔化；

e、打开挡板在所施加电流的条件下，以确定的速率进行蒸发；同时对电子束的束斑要不停的进行扫描，待膜厚达到要求后关掉挡板，将电子抡电流减为0；

f、待淀积到片子上的二氧化硅/金属冷却20分钟后取出片子；

7)对取出的片子进行剥离，即用丙酮和超声波清洗对淀积到片子上的二氧化硅/金属进行光刻胶的剥离。

参照图7，本发明先金属后二氧化硅原位蒸发的工艺过程与图6的工艺条件相同，只是蒸发膜的先后不同，图7的过程是先蒸发金属膜，再蒸发SiO₂。

以下给出三个实施例：因清洗、光刻、剥离工艺相同，实施例中就不再说明。

实施例1

III-V族化合物材料选用砷化镓(GaAs)，金属选用镍和金，工艺过程为先蒸发二氧化硅，后蒸发金属，即先SiO₂后Ni/Au原位蒸发的过程为：

1)将光刻过的GaAs基片子装入EB蒸发台的反应室中；

2)将反应室抽真空，要求真空度：

2.4×10^-3Pa以上

3)按如下工艺条件进行SiO₂膜的蒸发：

b、将膜厚仪开关置ON，设定好SiO₂的密度D和Z系数，即

D：2.202g/cm³ Z：1.07

c、用控制器加电子抡电流，使SiO₂熔化，电流一般加到10mA；

d、打开挡板，开始蒸发，在上述电流条件下，蒸发速率可达：2/sec该速率在膜厚仪上可直接显示；

e、蒸发时对电子抡的束斑要不停的进行扫描，即在控制器上，不停的来回转动控制束斑位置的旋钮，因为SiO₂是绝缘物，导热性很差，束斑老停留在一个位置，容易把坩埚打穿，而EB蒸发台上的坩埚是很昂贵的，待膜厚仪上显示膜厚已达到要求后，关掉挡板，将电子抡电流减为0，冷却2分钟，开始蒸金属；

4)Ni/Au金属膜的蒸发：

①先按如下工艺条件蒸Ni金属：

a、反应室内真空度维持在2.4×10^-3Pa以上；

b、电子抡高压仍置10kv；

c、在膜厚仪上，设定Ni的D和Z值：

D：8.85g/cm³ Z：0.331

d、用控制器加电子抡电流，使Ni金属熔化，电流一般加到70mA；

e、打开挡板开始蒸发，在上述电流条件下，在膜厚仪上可直接显示蒸发速率可达1.5/sec；

f、蒸发时和SiO₂一样，对电子束的束斑要不停的进行扫描，以改善蒸发源的熔化均匀性，使膜的质量好蒸发速率稳定，待膜厚仪上显示膜厚已达到要求后，关掉挡板，将电子抡电流减为0，待淀积到片子上的Ni金属膜冷却2分钟后，开始蒸Au；

②按如下工艺条件淀积Au膜：

a、反应室内真空度仍然维持在2.4×10^-3Pa以上；

b、电子抡高压仍置10kv；

c、在膜厚仪上，设定Au的D和Z值：

D：19.3g/cm³ Z：0.381

d、用控制器加电子抡电流，使Au金属熔化，电流一般加到60mA；

e、打开挡板开始蒸发，在上述电流条件下，在膜厚仪上可直接显示蒸发速率可达1.5/sec

f、蒸发时和金属Ni一样，对电子束的束斑要不停的进行扫描，以改善蒸发金属熔化的均匀性，使淀积膜的质量好蒸发速率稳定，待膜厚仪上显示膜厚已达到要求后，关掉挡板，将电子抡电流减为0，待淀积到片子上的SiO₂/Ni/Au冷却20分钟后取出片子，交到下道工序。

实施例2

III-V族化合物材料选用磷化铟(InP)，金属选用镍和金，工艺过程为先蒸发金属后蒸发二氧化硅，即先Ni/Au后SiO₂原位蒸发的过程为：

1)将光刻过的InP基片子装入EB蒸发台的反应室中；

2)将反应室抽真空，要求真空度：

2.4×10^-3Pa以上

3)进行金属膜的蒸发：

①先按如下工艺条件蒸发Ni金属：

a、反应室内真空度维持在2.4×10^-3Pa以上；

b、打开蒸发台的电子抡电源，预热后，开高压，电压置10kv；

c、在膜厚仪上，设定Ni的D和Z值：

D：8.85g/cm³ Z：0.331

d、用控制器给电子抡加电流，使Ni金属熔化，电流一般加到80mA；

e、打开挡板开始蒸发，在上述电流条件下，打开挡板开始蒸发，在上述电流条件下，在膜厚仪上可直接显示蒸发速率可达3.5/sec；

f、蒸发时，对电子束的束斑要不停的进行扫描，以改善蒸发源的熔化均匀性，使膜的质量好蒸发速率稳定，待膜厚达到要求后(膜厚在膜厚仪上也直接显示)，关掉挡板，将电子抡电流减为0；

g、待淀积到片子上的Ni金属膜冷却2分钟后，开始蒸Au；

②按如下工艺条件蒸发Au膜：

a、反应室内真空度仍然维持在2.4×10^-3Pa以上；

b、电子抡高压仍置10kv；

c、在膜厚仪上，设定Au的D和Z值：

D：19.3g/cm³ Z：0.381

d、用控制器加电子抡电流，使Au金属熔化，电流一般加到70mA

e、打开挡板开始蒸发，在上述电流条件下，蒸发速率可达3.5/sec；

f、蒸发时和金属Ni一样，对电子束的束斑要不停的进行扫描，以改善蒸发金属熔化的均匀性，使淀积膜的质量好蒸发速率稳定，待膜厚仪上显示膜厚已达到要求后，关掉挡板，将电子抡电流减为0。

4)按如下工艺条件进行SiO₂膜的蒸发：

a、反应室内真空度仍然维持在2.4×10^-3Pa以上；

b、蒸发台的电子抡电压仍然置10kv；

c、将膜厚仪开关置ON，设定好SiO₂的密度D和Z系数：

D：2.202g/cm³ Z-系数：1.07

d、用控制器加电子抡电流，使SiO₂熔化，电流一般加到15mA；

e、打开挡板，开始蒸发，在上叙电流条件下，在膜厚仪可直接显示蒸发速率可达：6/sec；

f、蒸发时对电子抡的束斑要不停的进行扫描，即在控制器上，不停的来回转动控制束斑位置的旋钮，待膜厚仪上显示的膜厚达到要求后，关掉挡板，将电子抡电流减为0，

g、待淀积到片子上的Ni/Au/SiO₂冷却20分钟后取出片子，交到下道工序。

实施例3

III-V族化合物材料选用氮化镓(GaN)，金属选用钛、铝、钛、金，工艺过程为先蒸发二氧化硅后蒸发金属，即先SiO₂后Ti/Al/Ti/Au原位蒸发工艺为：

1)将光刻过的GaN基片子装入EB蒸发台的反应室中；

2)将反应室抽真空，要求真空度：

2.4×10^-3Pa以上

3)进行SiO₂膜的蒸发：

b、将膜厚仪开关置ON，设定好SiO₂的密度D和Z系数，

D：2.202g/cm³ Z：1.07

c、用控制器加电子抡电流，使SiO₂熔化，电流一般加到20mA；

d、打开挡板，开始蒸发，在上述电流条件下，在膜厚仪上可直接显示蒸发速率达10/sec；

e、蒸发时对电子抡的束斑要不停的进行扫描，即在控制器上，不停的来回转动控制束斑位置的旋钮，待膜厚仪上显示的膜厚达到要求后，关掉挡板，将电子抡电流减为0，冷却2分钟后，开始蒸发金属；

4)Ti/Al/Ti/Au金属膜的蒸发：

第一步，蒸Ti膜：

a、反应室内真空度维持在2.4×10^-3Pa以上；

b、电子抡高压仍置10kv；

c、在膜厚仪上，设定Ti的密度D和系数Z的值：

D：4.50g/cm³ Z：0.628

d、用控制器加电子抡电流，使Ti金属熔化，电流一般加到30mA；

e、打开挡板开始蒸发，在上述电流条件下，在膜厚仪直接显示蒸发速率可达3.0/sec；

f、蒸发时和SiO₂一样，对电子束的束斑要不停的进行扫描，以改善蒸发源的熔化均匀性，使膜的质量好蒸发速率稳定，待膜厚达到要求后关掉挡板，将电子抡电流减为0，待淀积到片子上的Ti金属膜冷却2分钟后，开始蒸Al；

第二步，蒸Al膜：

a、反应室内真空度仍然维持在2.4×10^-3Pa以上。

b、电子抡高压仍置10kv。

c、在膜厚仪上，设定Au的D和Z值：

D：2.7(g/cm³) Z-系数：1.08

d、用控制器加电子抡电流，使Al金属熔化，电流一般加到40mA；

f、蒸发时和金属Ti一样，对电子束的束斑要不停的进行扫描，以改善蒸发金属熔化的均匀性，使淀积膜的质量好蒸发速率稳定，待膜厚达到要求后，关掉挡板，将电子抡电流减为0，待淀积到片子上的Al金属膜冷却2分钟后，开始蒸Ti；

第三步，蒸Ti膜：

a、反应室内真空度维持在2.4×10^-3Pa以上；

b、电子抡高压仍置10kv；

c、在膜厚仪上，设定Ti的D和Z值：

D：4.50g/cm³ Z：0.628

e、打开挡板开始蒸发，在上述电流条件下，蒸发速率可达3.0/sec；

f、蒸发时和SiO₂一样，对电子束的束斑要不停的进行扫描，以改善蒸发源的熔化均匀性，使膜的质量好蒸发速率稳定，待膜厚达到要求后，关掉挡板，将电子抡电流减为0，待淀积到片子上的Ti金属膜冷却2分钟后，开始蒸Au；

第四步，蒸Au膜：

a、反应室内真空度维持在2.4×10^-3Pa以上；

b、电子抡高压仍置10kv；

c、在膜厚仪上，设定Au的D和Z值：

D：19.3g/cm³ Z：0.381

d、用控制器加电子抡电流，使Au金属熔化，电流一般加到70mA；

f、蒸发时和SiO₂一样，对电子束的束斑要不停的进行扫描，以改善蒸发源的熔化均匀性，使膜的质量好蒸发速率稳定，待膜厚达到要求后(膜厚在膜厚仪上也直接显示)，关掉挡板，将电子抡电流减为0，待淀积到片子上的SiO₂/Ti/Al/Ti/Au冷却20分钟后取出片子，交到下道工序。

Claims

1.一种在III-V族化合物材料上原位淀积SiO₂和金属膜的方法，采用电子束EB真空蒸发，用高纯SiO₂颗粒作蒸发源材料，在1个设备的蒸发台内先后完成对SiO₂膜和金属膜的两种膜蒸发，具体过程如下：

(1)对III-V族化合物材料的基片进行清洗、烘干；

(2)在清洗、烘干后的基片上光刻图形；

(3)将光刻过的基片装入电子束EB蒸发台的反应室中，在室温下分别按如下条件先进行SiO₂膜的蒸发，再进行金属膜的蒸发，或者先进行金属膜的蒸发，再进行SiO₂膜的蒸发；

所述SiO₂膜的蒸发工艺条件为：

a.将反应室抽真空，其真空度在2.4×10^-3Pa以上；

d、用控制器给电子抡加10～20mA的电流，使SiO₂熔化；

e、以2-10/sec的速率进行蒸发，并在蒸发的过程中对电子抡的束斑进行扫描，直到膜厚达到要求后将电子抡电流减为0；

所述金属膜的蒸发工艺条件为：

a、反应室内真空度维持在2.4×10^-3Pa以上；

d.以1.5-6/sec的速率进行蒸发，并在蒸发的同时对电子束的束斑进行扫描，待膜厚达到要求后将电子抡电流减为0；

(4)将淀积到基片上的二氧化硅/金属进行光刻胶的剥离。

2.根据权利要求1所述的原位淀积SiO₂和金属膜的方法，其中金属膜采用Ni和Au的蒸发工艺过程为：

第一步，按如下工艺条件先蒸发Ni金属：

a、反应室内真空度维持在2.4×10^-3Pa以上；

b、将装有Ni材料的坩埚置待加热位置，置电子抡高压10kv；

c、在膜厚仪上，设定Ni的D和Z值分别为8.85g/cm³和0.331；

d、用控制器给电子抡加70～80mA的电流，使Ni金属熔化；

e、以1.5-3.5/sec速率蒸发，并在蒸发的同时对电子束的束斑进行扫描，待膜厚达到要求后将电子抡电流减为0；

第二步，按如下工艺条件再蒸发Au膜：

a、反应室内真空度仍然维持在2.4×10^-3Pa以上；

b、将装有Au材料的坩埚置待加热位置，电子抡高压置10kv；

c、在膜厚仪上，设定Au的D和Z值分别为19.3g/cm³和0.381；

d.用控制器给电子抡加60～70mA的电流，使Au金属熔化；

e、以1.5-3.5/sec的速率进行蒸发，并在蒸发的同时对电子束的束斑进行扫描，直到膜厚达到要求后将电子抡电流减为0，待淀积到片子上的SiO₂/Ni/Au冷却后取出进行光刻胶的剥离。

3.根据权利要求1所述的原位淀积SiO₂和金属膜的方法，其中金属膜采用Ti、Al、Ti、Au的蒸发工艺过程为：

第一步，按如下工艺条件蒸发Ti膜：

a、反应室内真空度维持在2.4×10^-3Pa以上；

b、电子抡高压仍置10kv；

c、在膜厚仪上，设定Ti的密度D和系数Z的值分别为4.50g/cm³和0.628；

d、用控制器给电子抡加30mA电流，使Ti金属熔化；

e、以3.0/sec的速率蒸发，并在蒸发的同时对电子束的束斑进行扫描，直到膜厚达到要求后将电子抡电流减为0；

第二步，按如下工艺条件蒸发Al膜：

a、反应室内真空度仍然维持在2.4×10^-3Pa以上；

b、电子抡高压仍置10kv；

c、在膜厚仪上，设定Al的D和Z值分别为2.7g/cm³和1.08；

d、用控制器给电子抡加40mA电流，使Al金属熔化；

e、以3.5/sec的速率蒸发，并在蒸发的同时对电子束的束斑进行扫描，直到膜厚达到要求后将电子抡电流减为0；

第三步，按如下工艺条件蒸发Ti膜：

a、反应室内真空度维持在2.4×10^-3Pa以上；

b、电子抡高压仍置10kv；

c、在膜厚仪上，设定Ti的D和Z值分别为：4.50g/cm³和0.628；

d、用控制器给电子抡加30mA，使Ti金属熔化；

第四步，按如下工艺条件蒸发Au膜：

a、反应室内真空度维持在2.4×10^-3Pa以上；

b、电子抡高压仍置10kv；

c、在膜厚仪上，设定Ti的D和Z值分别为19.3g/cm³和0.381；

d、用控制器给电子抡加70mA，使Au金属熔化；

e、以3.0/sec的速率蒸发，并在蒸发的同时对电子束的束斑进行扫描，直到膜厚达到要求后将电子抡电流减为0，待淀积到片子上的SiO₂/Ti/Al/Ti/Au冷却后取出进行光刻胶的剥离。