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。影响靶中毒的因素主要是反应气体和溅射气体的比例,反应气体过量就会导致靶中毒。山西叉指电极真空镀膜技术
解决靶中毒主要有以下几种方法;1.使用射频电源进行溅射;2.采用闭环控制反应气体通入流量;3.使用孪生靶交替溅射;4.控制镀膜模式的变换:在镀膜前,采集靶中毒的迟滞效应曲线,使进气流量控制在产生靶中毒的前沿,确保工艺过程始终处于沉积速率陡降前的模式。常用的薄膜制备方式主要有两种,其中一种是物理的气相沉积(PVD),PVD的方法有磁控溅射镀膜、电子束蒸发镀膜、热阻蒸发等。另一种是化学气相沉积法(CVD),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。广东功率器件真空镀膜平台磁控溅射可用于多种材料,适用性普遍。
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。所以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,可以实现高深宽比的薄膜溅射,且深孔内壁薄膜连续和良好的均匀性。通过PVD制备的薄膜通常存在应力问题,不同材料与衬底间可能存在压应力或张应力,在多层膜结构中可能同时存在多种形式的应力。薄膜应力的起源是薄膜生长过程中的某种结构不完整性(杂质、空位、晶粒边界、错位等)、表面能态的存在、薄膜与基底界面间的晶格错配等
电子束蒸发:将蒸发材料置于水冷坩埚中,利用电子束直接加热使蒸发材料汽化并在衬底上凝结形成薄膜,是蒸度高熔点薄膜和高纯薄膜的一种主要加热方法。为了获得性能良好的半导体电极Al膜,我们通过优化工艺参数,制备了一系列性能优越的Al薄膜。通过理论计算和性能测试,分析比较了电子束蒸发与磁控溅射两种方法制备Al膜的特点。考虑Al膜的致密性就相当于考虑Al膜的晶粒的大小,密度以及能达到均匀化的程度,因为它也直接影响Al膜的其它性能,进而影响半导体哗啦的性能。气相沉积的多晶Al膜的晶粒尺寸随着沉积过程中吸附原子或原子团在基片表面迁移率的增加而增加。由此可以看出Al膜的晶粒尺寸的大小将取决环于基片温度、沉积速度、气相原子在平行基片方面的速度分量、基片表面光洁度和化学活性等因素。PECVD生长氧化硅薄膜是一个比较复杂的过程。
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。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。深圳低压气相沉积真空镀膜技术
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。山西叉指电极真空镀膜技术
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。山西叉指电极真空镀膜技术
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