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。磁控溅射常用于新型氧化物,陶瓷材料的镀膜,电子束则用于对薄膜质量较高的金属材料。上海光电器件真空镀膜工艺
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。江苏光电器件真空镀膜代工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。
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。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。
利用PECVD生长的氮化硅薄膜具有以下优点:1.均匀性和重复性好,可大面积成膜2.可在低温下成膜3.台阶覆盖性比较好 4.薄膜成分和厚度容易控制 5.应用范围广,设备简单,易于产业化。磁控溅射的优势在于可根据靶材的性质来选择使用不同的靶qiang进行溅射,靶qiang分为射频靶(RF)、直流靶(DC)、直流脉冲靶(DC Pluse)。其中射频靶主要用于导电性较差的氧化物、陶瓷等介质膜的溅射,也可以进行常规金属材料溅射。直流靶只能用于导电性较好的金属材料,而直流脉冲靶介于二者之间,可溅射硅、锗等半导体材料。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。
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。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。解决靶中毒主要有使用射频电源进行溅射、采用闭环控制反应气体通入流量、使用孪生靶交替溅射等。上海光电器件真空镀膜工艺
利用PECVD生长的氮化硅薄膜薄膜成分和厚度容易控制。上海光电器件真空镀膜工艺
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。上海光电器件真空镀膜工艺
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