薄膜制备-沉积

化学方法可以⽣产出具有出色均匀性、覆盖率和化学计量比的薄膜,但它们需要不同的气体,有时每种薄膜类型需要不同的腔室。最常⻅的化学方法是化学气相沉积 (CVD)。

在该技术中,将⽓体前体引⼊腔室并将衬底加热到足够高的温度以引起反应并产⽣感兴趣的膜。有不同类型的CVD,例如低压CVD(LPCVD)、常压CVD、等离⼦体增强CVD(PECVD)和原⼦层沉积(ALD)。

在 CVD 中,压力必须⾜够低,基板温度必须足够高,以使反应仅发⽣在基板表面而不是气相中。 气相反应会导致颗粒形成并沉积在表⾯上。

 

等离子体增强 CVD

PECVD 是 LPCVD 的⼀种变体,其中使用等离子体将基板温度降低到 300 摄氏度以下。这是为了满⾜互补 MOS (CMOS) 制造⼯艺的需要,其中需要⾼质量的电介质作为绝缘材料⾦属互连迹线之间的层,但 LPCVD 温度对于集成电路在其后期制造阶段来说太高了。

在 PECVD 反应器中,等离⼦体⾮常靠近基板,通常在⾮常低的放电功率水平下,不会发⽣⽓相反应。除了较低的衬底温度外,化学成分与LPCVD ⾮常相似。

 

低压CVD

在 LPCVD 中,将衬底放置在石英管中并加热,同时使前体⽓体流动以保持恒定压力。在这种情况下,沉积速率主要由压力和温度决定,而不是由气流特性决定。由于保持压力和温度相对容易,LPCVD 薄膜往往⾮常均匀且非常保形。 LPCVD 用于制造氮化硅、⼆氧化硅、碳化硅和几种锗化合物等薄膜。所需的基材温度由反应化学决定,通常⾼于 700 C。

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