针对PVD制备薄膜应力的解决办法主要有:1.提高衬底温度,有利于薄膜和衬底间原子扩散,并加速反应过程,有利于形成扩散附着,降低内应力;2.热退火处理,薄膜中存在的各种缺陷是产生本征应力的主要原因,这些缺陷一般都是非平衡缺陷,有自行消失的倾向,但需要外界给予活化能。对薄膜进行热处理,非平衡缺陷大量消失,薄膜内应力卓著降低;3.添加亚层控制多层薄膜应力,利用应变相消原理,在薄膜层之间再沉积一层薄膜,控制工艺使其呈现与结构薄膜相反的应力状态,缓解应力带来的破坏作用,整体上抵消内部应力。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。佛山功率器件真空镀膜实验室
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。河南贵金属真空镀膜加工厂商LPCVD反应的能量源是热能,通常其温度在500℃-1000℃之间。
PECVD在低温范围内(200-350℃),沉积速率会随着基片温度的升高而略微下降,但不是太明显。PECVD生长氧化硅薄膜是一个比较复杂的过程,薄膜的沉积速率主要受到反应气体比例、RF功率、反应室压力、基片生长温度等。在一定范围内,提高硅烷与笑气的比例,可提供氧化硅的沉积速率。在RF功率较低的时候,提升RF功率可提升薄膜的沉积速率,当RF增加到一定值后,沉积速率随RF增大而减少,然后趋于饱和。在一定的气体总量条件下,沉积速率随腔体压力增大而增大。
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。蒸发速率正比于材料的饱和蒸气压,温度变化10%左右,饱和蒸气压就要变化一个数量级左右。
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。磁控溅射方向性要优于电子束蒸发,但薄膜质量,表面粗糙度等方面不如电子束蒸发。河南贵金属真空镀膜加工厂商
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。佛山功率器件真空镀膜实验室
热氧化是在一定的温度和气体条件下,使硅片表面氧化一定厚度的氧化硅的。主要有干法氧化和湿法氧化,干法氧化是在硅片表面通入氧气,硅片与氧化反应生成氧化硅,氧化速率比较慢,氧化膜厚容易控制。湿法氧化在炉管当中通入氧气和氢气,两者反应生长水蒸气,水蒸气与硅片表面反应生长氧化硅,湿法氧化,速率比较快,可以生长比较厚的薄膜。对于薄膜应力主要有以下原因:1.薄膜生长初始阶段,薄膜面和界面的表面张力的共同作用;2.沉积过程中膜面温度远高于衬底温度产生热应变;3.薄膜和衬底间点阵错配而产生界面应力;4.金属膜氧化后氧化物原子体积增大产生压应力;5.斜入射造成各向异性成核、生长;6.薄膜内产生相变或化学组分改变导致原子体积变化。佛山功率器件真空镀膜实验室
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