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4.6 学习笔记 淀积工艺

开发技术 开发技术 2周前 (04-06) 5次浏览

1、淀积概述

一般用来淀积化合物SiO2 Si3N4,金属也可以。

分为化学气相沉积(APCVD、LPCVD、PECVD、ALD)、物理气相沉积(蒸发evaporation、溅射sputtering)

对于薄膜,要求一般是:台阶特性、可填充高深宽比、厚度均匀、高纯度高密度、剂量易控制、结构好应力低、电学特性好、黏附性好。

 

台阶覆盖的坏处不只是看上去的那样,还会导致高的膜应力、短路、诱生电荷。

 

2、化学气相沉积

气体混合物在膜的表面发生化学反应,产生薄膜。薄膜物质来源全部来自外界。

输运方式有多种:电场、扩散、热迁移、布朗运动、载气

反映类型:氧化反应、还原反应、分解反应、复分解反应(?)

 

CVD的特点:速率高、可以沉积不易挥发的材料、好的可再生性、可以生长外延层、一般质量比PVD好

但是反应温度会很高、工艺复杂、有毒气体、产物不纯

 

3、CVD几种类型和各自特点

①APCVD 常压CVD

旧的技术,速率较高、纳米尺度几乎不用,容易导致结构不平整、台阶覆盖也不好,污染也多。但是易操作。

质量输运控制。

 

②LPCVD 低压CVD

均匀性和台阶覆盖性上好很多,污染也小

表面反应控制,温度敏感,高温

 

③PECVD

增强反应活性,得以使反应在低温进行

但薄膜质量不如LPCVD

100-400°C

 

④ALD

通过连续的自限制半反应进行的。通过交替循环的反应,可以实现纳米级的可控生长。

高纯度高密度,同时平整保型,深宽比填充可达到100:1

但非常慢

对衬底损伤小,温度也低

 

⑤外延

分为同质外延和异质外延

没有深入讲

 

⑥MOCVD金属有机物CVD

低温下易挥发的有机物作为前驱体,温度可以较低。

这里有一个饱和蒸气压的概念,稍微学习了一下。饱和蒸气压和沸点是有关联的,一般来讲,一种物质的饱和蒸气压越大,我们会认为它的沸点越小,越易挥发。

金属等物质饱和蒸气压低,不易汽化。转化成金属有机化合物,会好一些。热力学还得学。。。。

 

 

 

4、PVD

一般考虑蒸发和溅射,蒸发包括热蒸发、电子束蒸发

 

热蒸发:设备简单,方向性好。但是可能有杂质,且可蒸发的材料有限

电子束蒸发:杂质少,可用材料多。但会有电荷积累,等问题。

 

还有一个分子束外延(MBE),真空镀膜,精度较高,但是略慢。

 

 

5、蒸发和溅射的比较

 

蒸发:低原子能量,高真空度(低碰撞,无气体),颗粒度大,粘附力较差

溅射:原子能量高,真空度低,颗粒度小,粘附力较好

 

蒸发中,会有沉积速率和沉积均匀性的矛盾

 

 

6、溅射

利用电离的惰性气体轰击靶材,溅射出原子。

低能离子会反射

小于10eV的离子会吸附在表面

大于10KeV的离子会形成注入

能量在这之间的离子才会溅射出原子,溅射出的原子能量比蒸发的高很多,因此迁移率大大增加,台阶覆盖性很好。

 

虽然台阶覆盖比蒸发好,但是不如CVD。

改善措施:衬底加热、衬底加RF偏压、强迫填充溅射、准直溅射等等。

 


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