利用PECVD生长的氮化硅薄膜具有以下优点:1.均匀性和重复性好,可大面积成膜2.可在低温下成膜3.台阶覆盖性比较好 4.薄膜成分和厚度容易控制 5.应用范围广,设备简单,易于产业化。磁控溅射的优势在于可根据靶材的性质来选择使用不同的靶qiang进行溅射,福建功率器件真空镀膜加工平台,靶qiang分为射频靶(RF)、直流靶(DC),福建功率器件真空镀膜加工平台、直流脉冲靶(DC Pluse)。其中射频靶主要用于导电性较差的氧化物、陶瓷等介质膜的溅射,也可以进行常规金属材料溅射。直流靶只能用于导电性较好的金属材料,而直流脉冲靶介于二者之间,可溅射硅,福建功率器件真空镀膜加工平台、锗等半导体材料。利用PECVD生长的氮化硅薄膜可在低温下成膜。福建功率器件真空镀膜加工平台
磁控溅射的工作原理是指电子在外加电场的作用下,在飞向衬底过程中与氩原子发生碰撞,使其电离产生出Ar正离子和新的电子;新电子飞向衬底,Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶,并以高能量轰击靶表面,使靶材发生溅射。在溅射粒子中,中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜,而产生的二次电子会受到电场和磁场作用,被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内,以近似摆线形式在靶表面做圆周运动,并且在该区域中电离出大量的Ar 来轰击靶材,从而实现了高的沉积速率。随着碰撞次数的增加,二次电子的能量消耗殆尽,逐渐远离靶表面,并在电场的作用下较终沉积在衬底上。由于该电子的能量很低,传递给衬底的能量很小,致使衬底温升较低。福建功率器件真空镀膜加工平台热氧化与化学气相沉积不同,它是通过氧气或水蒸气扩散到硅表面并进行化学反应形成氧化硅。
磁控溅射可用于不同金属合金的共溅射,同时使用多个靶qiang电源和不同靶材,例如TiW合金,通过独自调整Ti、W的溅射速率,同时开始溅射2种材料,则在衬底上可以形成Ti/W合计,对不同材料的速率进行调节,即能满足不同组分的要求。磁控溅射可改变工作气体与氩气比例从而进行反应溅射,例如使用Si靶材,通入一定比例的N2,氩气作为工作气体,而氮气作为反应气体,较终能得到SiNx薄膜。通入氧气与氮气从而获得各种材料的氧化物与氮化物薄膜,通过改变反应气体与工作气体的比例也能对溅射速率进行调整,薄膜内组分也能相应调整。但反应气体过量时可能会造成靶中毒。
在薄膜生长过程中,各种副产物从膜的表面逐渐脱离,在真空泵的作用下从出口排出。化学气相沉积法(CVD)是一种利用化学反应的方式,将反应气体生成固态的产物,并沉积在基片表面的薄膜沉积技术。主要有常压CVD、LPCVD(低压气相沉积法)、PECVD(等离子体增强气相沉积法)等方法。PECVD反应过程中,反应气体从进气口进入炉腔,逐渐扩散至衬底表面,在射频源激发的电场作用下,反应气体分解成电子、离子和活性基团等。分解物发生化学反应,生成形成膜的初始成分和副反应物,这些生成物以化学键的形式吸附到样品表面,生成固态膜的晶核,晶核逐渐生长成岛状物,岛状物继续生长成连续的薄膜。化学气相沉积法主要有常压CVD、LPCVD、PECVD等方法。
PECVD,等离子体化学气相沉积法是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离,使局部形成等离子体,而等离子体化学活性很强,两种或多种气体很容易发生反应,在衬底上沉积出所期待的薄膜。为了使化学反应能在较低的温度下进行,利用了等离子体的活性来促进反应,因此,这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积。真空镀膜的工艺流程:真空镀膜的工艺流程一般依次为:前处理及化学清洗(材料进行有机清洗和无机清洗)→衬底真空中烘烤加热→等离子体清洗→金属离子轰击→镀金属过渡层→镀膜(通入反应气体)。在蒸发温度以上进行蒸发试,蒸发源温度的微小变化即可引起蒸发速率发生很大变化。福建功率器件真空镀膜加工平台
磁控溅射常用来沉积TSV结构的阻挡层和种子层,通过对相关参数的调整和引入负偏压。福建功率器件真空镀膜加工平台
PECVD一般用到的气体有硅烷、笑气、氨气等其他。这些气体通过气管进入在反应腔体,在射频源的左右下,气体被电离成活性基团。活性基团进行化学反应,在低温(300摄氏度左右)生长氧化硅或者氮化硅。氧化硅和氮化硅可用于半导体器件的绝缘层,可有效的进行绝缘。PECVD系统的气源几乎都是由气体钢瓶供气,这些钢瓶被放置在有许多安全保护装置的气柜中,通过气柜上的控制面板、管道输送到PECVD的工艺腔体中。在淀积时,反应气体的多少会影响淀积的速率及其均匀性等,因此需要严格控制气体流量,通常采用质量流量计来实现精确控制。福建功率器件真空镀膜加工平台
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