等离子体化学气相沉积法,利用了等离子体的活性来促进反应,使化学反应能在较低的温度下进行。优点是:反应温度降低,沉积速率较快,成膜质量好,不容易破裂。缺点是:设备投资大、对气管有特殊要求。PECVD工艺中由于等离子体中高速运动的电子撞击到中性的反应气体分子,就会使中性反应气体分子变成碎片或处于活动的状态容易发生反应,以在衬底在300-350℃就可以得到良好的氧化硅或者氮化硅薄膜,可以在器件当中作为钝化绝缘层,来提高器件的可靠性。利用PECVD生长的氮化硅薄膜均匀性和重复性好,可大面积成膜。四川电子束蒸发真空镀膜加工
在一定温度下,在真空当中,蒸发物质的蒸气与固体或液体平衡过程中所表现出的压力, 称为该物质的饱和蒸气压。此时蒸发物表面液相、气相处于动态平衡,即到达液相表面的分子全部粘接而不离开,并与从液相都气相的分子数相等。电子束蒸发蒸镀如钨(W)、钼(Mo)等高熔点材料,需要在坩埚的结构上做一定的改进。高熔点的材料采用锭或者颗粒状放在坩埚当中,因为水冷坩埚导热过快,材料难以达到其蒸发的温度。经过实验的验证,蒸发高熔点的材料可以用薄片来蒸镀,将1mm材料薄片架空于碳坩埚上沿,薄片只能通过坩埚边沿来导热,散热速率慢,有利于达到蒸发的熔点。采用此方法可满足蒸镀50nm以下的材料薄膜。广州等离子体增强气相沉积真空镀膜加工平台PECVD当中沉积速率过快,会导致氧化硅薄膜速率过快,说明薄膜质量比较差。
电子束蒸发源的能量可高度集中,使镀膜材料局部达到高温而蒸发。通过调节电子束的功率,可以方便的控制镀膜材料的蒸发速率,特别是有利于高熔点以及高纯金属和化合物材料。物质的饱和蒸气压随温度的上升而增大,在一定温度下,各种物质的饱和蒸气压不相同,且具有恒定的数值。相反,一定的饱和蒸气压必定对应一定的物质的温度。在高真空下,电子qiang灯丝加热后发射热电子,被加速阳极加速,获得很大的动能轰击到的蒸发材料上,把动能转化成热使蒸发材料加热气化,而实现蒸发镀膜。电子束蒸发源由发射电子的热阴极、电子加速极和作为阳极的镀膜材料组成。
电子束蒸发法是真空蒸发镀膜中常用的一种方法,是在高真空条件下利用电子束进行直接加热蒸发材料,使蒸发材料气化并向衬底输运,在基底上凝结形成薄膜的方法。在电子束加热装置中,被加热的材料放置于水冷的坩埚当中,可避免蒸发材料与坩埚壁发生反应影响薄膜的质量,因此,电子束蒸发沉积法可以制备高纯薄膜。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。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。
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。磁控溅射由于其内部电场的存在,还可在衬底端引入一个负偏压,使溅射速率和材料粒子的方向性增加。中山磁控溅射真空镀膜加工平台
等离子体化学气相沉积法使局部形成等离子体,而等离子体化学活性很强。四川电子束蒸发真空镀膜加工
在等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺中,由等离子体辅助化学反应过程。在等离子体辅助下,200 到500°C的工艺温度足以实现成品膜层的制备,因此该技术降低了基材的温度负荷。等离子可在接近基片的周围被激发(近程等离子法)。而对于半导体硅片等敏感型基材,辐射和离子轰击可能损坏基材。另一方面,在远程等离子法中,等离子体与基材间设有空间隔断。隔断不仅能够保护基材,也允许激发混合工艺气体的特定成分。然而,为保证化学反应在被活动的粒子真正抵达基材表面时才开始进行,需精心设计工艺过程。四川电子束蒸发真空镀膜加工
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