LPCVD設(shè)備的基本原理是利用化學(xué)氣相沉積(CVD)的方法,在低壓(通常為0.1-10Torr)和高溫(通常為500-1200℃)的條件下,將含有所需元素的氣體前驅(qū)體引入反應(yīng)室,在襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成所需的薄膜材料。LPCVD設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn):(1)由于低壓條件下氣體分子的平均自由程較長,使得氣體在反應(yīng)室內(nèi)的分布更加均勻,從而提高了薄膜的均勻性和重復(fù)性;(2)低壓條件下氣體分子與襯底表面的碰撞頻率較低,使得反應(yīng)速率主要受表面反應(yīng)速率控制,從而提高了薄膜的純度和結(jié)晶性;(3)低壓條件下氣體分子與反應(yīng)室壁面的碰撞頻率較低,使得反應(yīng)室壁面上沉積的材料較少,從而降低了顆粒污染和清洗頻率;真空鍍膜為產(chǎn)品提供完美的表面修飾。德陽真空鍍膜儀
目前認(rèn)為濺射現(xiàn)象是彈性碰撞的直接結(jié)果,濺射完全是動能的交換過程。當(dāng)正離子轟擊陰極靶,入射離子撞擊靶表面上的原子時,產(chǎn)生彈性碰撞,它直接將其動能傳遞給靶表面上的某個原子或分子,該表面原子獲得動能再向靶內(nèi)部原子傳遞,經(jīng)過一系列的級聯(lián)碰撞過程,當(dāng)其中某一個原子或分子獲得指向靶表面外的動量,并且具有了克服表面勢壘(結(jié)合能)的能量,它就可以脫離附近其它原子或分子的束縛,逸出靶面而成為濺射原子。ITO薄膜的磁控濺射靶主要分為InSn合金靶、In2O3-SnO2陶瓷靶兩類。在用合金靶制備ITO薄膜時,由于濺射過程中作為反應(yīng)氣體的氧會和靶發(fā)生很強(qiáng)的電化學(xué)反應(yīng),靶面覆蓋一層化合物,使濺射蝕損區(qū)域縮得很小(俗稱“靶中毒”),以至很難用直流濺射的方法穩(wěn)定地制備出高質(zhì)的ITO膜。陶瓷靶因能抑制濺射過程中氧的選擇性濺射,能穩(wěn)定地將金屬銦和錫與氧的反應(yīng)物按所需的化學(xué)配比穩(wěn)定地成膜,故無中毒現(xiàn)象,工藝窗口寬,穩(wěn)定性好。德陽真空鍍膜儀PECVD,是一種利用等離子體在較低溫度下進(jìn)行沉積的一種薄膜生長技術(shù)。
LPCVD設(shè)備的設(shè)備構(gòu)造可以根據(jù)不同的反應(yīng)室形狀和襯底放置方式進(jìn)行分類。常見的分類有以下幾種:(1)水平式LPCVD設(shè)備,是指反應(yīng)室呈水平圓筒形,襯底水平放置在反應(yīng)室內(nèi)部或外部的托盤上,氣體從一端進(jìn)入,從另一端排出;(2)垂直式LPCVD設(shè)備,是指反應(yīng)室呈垂直圓筒形,襯底垂直放置在反應(yīng)室內(nèi)部或外部的架子上,氣體從下方進(jìn)入,從上方排出;(3)旋轉(zhuǎn)式LPCVD設(shè)備,是指反應(yīng)室呈水平或垂直圓筒形,襯底放置在反應(yīng)室內(nèi)部或外部可以旋轉(zhuǎn)的盤子上,氣體從一端進(jìn)入,從另一端排出;(4)行星式LPCVD設(shè)備,是指反應(yīng)室呈水平或垂直圓筒形,襯底放置在反應(yīng)室內(nèi)部或外部可以旋轉(zhuǎn)并圍繞中心軸轉(zhuǎn)動的盤子上,氣體從一端進(jìn)入,從另一端排出。
電介質(zhì)在集成電路中主要提供器件、柵極和金屬互連間的絕緣,選擇的材料主要是氧化硅和氮化硅等。氧化硅薄膜可以通過熱氧化、化學(xué)氣相沉積和原子層沉積法的方法獲得。如果按照壓力來區(qū)分的話,熱氧化一般為常壓氧化工藝,快速熱氧化等?;瘜W(xué)氣相沉積法一般有低壓化學(xué)氣相沉積氧化工藝,半大氣壓氣相沉積氧化工藝,增強(qiáng)等離子體化學(xué)氣相層積等。在熱氧化工藝中,主要使用的氧源是氣體氧氣、水等,而硅源則是單晶硅襯底或多晶硅、非晶硅等。氧氣會消耗硅(Si),多晶硅(Poly)產(chǎn)生氧化,通常二氧化硅的厚度會消耗0.54倍的硅,而消耗的多晶硅則相對少些。這個特性決定了熱氧化工藝只能應(yīng)用在側(cè)墻工藝形成之前的氧化硅薄膜中。真空鍍膜技術(shù)普遍應(yīng)用于工業(yè)制造。
首先,通過一個電子槍生成一個高能電子束。電子槍一般包括一個發(fā)射電子的熱陰極(通常是加熱的鎢絲)和一個加速電子的陽極。電子槍的工作是通過電場和磁場將電子束引導(dǎo)并加速到目標(biāo)材料。電子束撞擊目標(biāo)材料,將其能量轉(zhuǎn)化為熱能,使目標(biāo)材料加熱到蒸發(fā)溫度。蒸發(fā)的材料原子或分子在真空中飛行到基板表面,并在那里冷凝,形成薄膜。因為這個過程在真空中進(jìn)行,所以蒸發(fā)的原子或分子在飛行過程中基本不會與其他氣體分子相互作用,這有助于形成高質(zhì)量的薄膜。與其他低成本的PVD工藝相比,電子束蒸發(fā)還具有非常高的材料利用效率。電子束系統(tǒng)加熱目標(biāo)源材料,而不是整個坩堝,從而降低了坩堝的污染程度。通過將能量集中在目標(biāo)而不是整個真空室上,它有助于減少對基板造成熱損壞的可能性??梢允褂枚噗釄咫娮邮舭l(fā)器在不破壞真空的情況下應(yīng)用來自不同目標(biāo)材料的幾層不同涂層,使其很容易適應(yīng)各種剝離掩模技術(shù)。鍍膜層厚度可通過調(diào)整參數(shù)精確控制。德陽真空鍍膜儀
真空鍍膜在電子產(chǎn)品中不可或缺。德陽真空鍍膜儀
在磁控濺射中,靶材被放置在真空室中,高壓被施加到靶材以產(chǎn)生氣體離子的等離子體。離子被加速朝向目標(biāo)材料,這導(dǎo)致原子或離子從目標(biāo)材料中噴射出來,這一過程稱為濺射。噴射出的原子或離子穿過腔室并沉積在基板上形成薄膜。磁控濺射的主要優(yōu)勢在于它能夠沉積具有出色附著力、均勻性和再現(xiàn)性的高質(zhì)量薄膜。磁控濺射還可以精確控制薄膜的成分、厚度和結(jié)構(gòu),使其適用于制造先進(jìn)的器件和材料。磁控濺射可以使用各種類型的靶材進(jìn)行,包括金屬、半導(dǎo)體和陶瓷。靶材的選擇取決于薄膜的所需特性和應(yīng)用。例如,金屬靶通常用于沉積金屬薄膜,而半導(dǎo)體靶則用于沉積半導(dǎo)體薄膜。磁控濺射中薄膜的沉積速率通常很高,從每秒幾納米到每小時幾微米不等,具體取決于靶材的類型、基板溫度和壓力。可以通過調(diào)節(jié)腔室中的功率密度和氣體壓力來控制沉積速率。德陽真空鍍膜儀