电介质在集成电路中主要提供器件、栅极和金属互连间的绝缘,选择的材料主要是氧化硅和氮化硅等。氧化硅薄膜可以通过热氧化、化学气相沉积和原子层沉积法的方法获得。如果按照压力来区分的话,热氧化一般为常压氧化工艺,快速热氧化等。化学气相沉积法一般有低压化学气相沉积氧化工艺,半大气压气相沉积氧化工艺,增强等离子体化学气相层积等。在热氧化工艺中,主要使用的氧源是气体氧气、水等,而硅源则是单晶硅衬底或多晶硅、非晶硅等。氧气会消耗硅(Si),多晶硅(Poly)产生氧化,通常二氧化硅的厚度会消耗0.54倍的硅,而消耗的多晶硅则相对少些。这个特性决定了热氧化工艺只能应用在侧墙工艺形成之前的氧化硅薄膜中。化学气相沉积技术是把含有构成薄膜元素的单质气体或化合物供给基体。徐州真空镀膜工艺流程
栅极氧化介电层除了纯二氧化硅薄膜,也会用到氮氧化硅作为介质层,之所以用氮氧化硅来作为栅极氧化介电层,一方面是因为跟二氧化硅比,氮氧化硅具有较高的介电常数,在相同的等效二氧化硅厚度下,其栅极漏电流会降低;另一方面,氮氧化硅中的氮对PMOS多晶硅中硼元素有较好的阻挡作用,它可以防止离子注入和随后的热处理过程中,硼元素穿过栅极氧化层到沟道,引起沟道掺杂浓度的变化,从而影响阈值电压的控制。作为栅极氧化介电层的氮氧化硅必须要有比较好的薄膜特性及工艺可控性,所以一般的工艺是先形成一层致密的、很薄的、高质量的二氧化硅层,然后通过对二氧化硅的氮化来实现的。徐州真空镀膜工艺流程真空蒸发镀膜是在真空室中,加热蒸发容器待形成薄膜的原材料,使原子或者分子从表面气化逸出,形成蒸汽流。
电子束真空镀膜的物理过程:物理的气相沉积技术的基本原理可分为三个工艺步骤:(1)电子束激发镀膜材料金属颗粒的气化:即镀膜材料的蒸发、升华从而形成气化源,(2)镀膜材料粒子((原子、分子或离子)的迁移:由气化源供出原子、分子或离子(原子团、分子团或离子团)经过碰撞,产生多种反应。(3)镀膜材料粒子在基片表面的沉积。LPCVD反应的能量源是热能,通常其温度在500℃-1000℃之间,压力在0.1Torr-2Torr以内,影响其沉积反应的主要参数是温度、压力和气体流量,它的主要特征是因为在低压环境下,反应气体的平均自由程及扩散系数变大,膜厚均匀性好、台阶覆盖性好。目前采用LPCVD工艺制作的主要材料有:多晶硅、单晶硅、非晶硅、氮化硅等。
通常在真空镀膜中制备的薄膜与衬底的粘附主要与一下几个因素有关:1.衬底表面的清洁度;2.制备时腔体的本底真空度;3.衬底表面的预处理。衬底的清洁度会严重影响薄膜的粘附力,也可能导致制备的薄膜在脏污处出现应力集中甚至导致开裂;设备的本底真空也是影响粘附力的重要5因素,对于磁控溅射来说,通常要保证设备的本底真空尽量低于5E-6Torr;对于某些衬底表面,通常可以使用等离子体对其进行预处理,也能很大程度增加薄膜的粘附力。真空镀膜设备需定期进行维护保养。
LPCVD设备中重要的工艺参数之一是反应温度,因为它直接影响了反应速率、反应机理、反应产物、反应选择性等方面。一般来说,反应温度越高,反应速率越快,沉积速率越高;反应温度越低,反应速率越慢,沉积速率越低。但是,并不是反应温度越高越好,因为过高的反应温度也会带来一些不利的影响。例如,过高的反应温度会导致气体前驱体过早分解或聚合,从而降低沉积效率或增加副产物;过高的反应温度会导致衬底材料发生热损伤或热扩散,从而降低衬底质量或改变衬底特性;过高的反应温度会导致薄膜材料发生结晶或相变,从而改变薄膜结构或性能。真空镀膜过程中需严格控制电场强度。徐州真空镀膜工艺流程
先进的真空镀膜技术提升产品美观度。徐州真空镀膜工艺流程
LPCVD技术在新型材料领域也有着潜在的应用,主要用于沉积宽禁带材料、碳纳米管、石墨烯等材料。这些材料具有优异的物理和化学性能,如高温稳定性、大强度、高导电性等,可以用于制造新型的传感器、催化剂、能源存储和转换器件等。然而,这些材料的制备过程往往需要高温或高压等极端条件,而LPCVD技术可以在低压下实现高温的沉积,从而降低了制备成本和难度。因此,LPCVD技术在新型材料领域有着巨大的潜力,为开发新型的功能材料和器件提供有效的途径。徐州真空镀膜工艺流程