磁控溅射一般金属镀膜大都采用直流溅镀,而不导电的陶磁材料则使用RF交流溅镀,基本的原理是在真空中利用辉光放电(glowdischarge)将氩气(Ar)离子撞击靶材(target)表面,电浆中的阳离子会加速冲向作为被溅镀材的负电极表面,这个冲击将使靶材的物质飞出而沉积在基板上形成薄膜。PECVD( Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)等离子增强化学气相沉积,等离子体是物质分子热运动加剧,相互间的碰撞会导致气体分子产生电离,物质就会变成自由运动并由相互作用的正离子、电子和中性粒子组成的混合物。真空镀膜流程:前处理及化学清洗→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。山东电子束蒸发真空镀膜加工平台
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。福建反射溅射真空镀膜实验室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。
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。
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。反应溅射工艺进行过程中靶表面溅射区域内出现被反应生成物覆盖或反应生成物被剥离而重新暴露金属表面此消彼长的过程。如果化合物的生成速率大于化合物被剥离的速率,化合物覆盖面积增加。在一定功率的情况下,参与化合物生成的反应气体量增加,化合物生成率增加。如果反应气体量增加过度,化合物覆盖面积增加,如果不能及时调整反应气体流量,化合物覆盖面积增加的速率得不到防止,溅射沟道将进一步被化合物覆盖,当溅射靶被化合物全部覆盖的时候,靶完全中毒,不能继续溅射化学气相沉积法主要有常压CVD、LPCVD、PECVD等方法。
电子束蒸发是目前真空镀膜技术中一种成熟且主要的镀膜方法,它解决了电阻加热方式中钨舟材料与蒸镀源材料直接接触容易互混的问题。同时在同一蒸发沉积装置中可以安置多个坩埚,实现同时或分别蒸发,沉积多种不同的物质。通过电子束蒸发,任何材料都可以被蒸发,不同材料需要采用不同类型的坩埚以获得所要达到的蒸发速率。电子束蒸发可以蒸发高熔点材料,比一般电阻加热蒸发热效率高、 束流密度大、蒸发速度快,制成的薄膜纯度高、质量好,通过晶振控制,厚度可以较准确地控制,可以普遍应用于制备高纯薄膜和各种光学材料薄膜。电子束蒸发的金属粒子只能考自身能量附着在衬底表面,台阶覆盖性比较差,如果需要追求台阶覆盖性和薄膜粘附力,建议使用磁控溅射。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。福建反射溅射真空镀膜实验室
利用PECVD生长的氮化硅薄膜薄膜成分和厚度容易控制。山东电子束蒸发真空镀膜加工平台
使用等离子体增强气相沉积法(PECVD)可在低温(200-350℃)沉积出良好的氧化硅薄膜,已被普遍应用于半导体器件工艺当中。在LED工艺当中,因为PECVD生长出的氧化硅薄膜具有结构致密,介电强度高、硬度大等优点,而且氧化硅薄膜对可见光波段吸收系数很小,所以氧化硅被用于芯片的绝缘层和钝化层。评价氧化硅薄膜的质量,较简单的方法是采用BOE腐蚀氧化硅薄膜,腐蚀速率越慢,薄膜质量越致密,反之,腐蚀速率越快,薄膜质量越差。另外,沉积速率的快慢也会影响到薄膜的质量,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。山东电子束蒸发真空镀膜加工平台
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