LPCVD設(shè)備的設(shè)備構(gòu)造主要包括以下幾個部分:真空系統(tǒng)、氣體輸送系統(tǒng)、反應(yīng)室、加熱系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)等。LPCVD設(shè)備的發(fā)展趨勢主要有以下幾點:(1)為了降低襯底材料的熱損傷和熱預(yù)算,提高沉積速率和產(chǎn)能,開發(fā)新型的低溫LPCVD方法,如等離子體增強LPCVD(PE-LPCVD)、激光輔助LPCVD(LA-LPCVD)、熱輻射輔助LPCVD(RA-LPCVD)等;(2)為了提高薄膜材料的質(zhì)量和性能,開發(fā)新型的高純度和高結(jié)晶度的LPCVD方法,如超高真空LPCVD(UHV-LPCVD)、分子束外延LPCVD(MBE-LPCVD)、原子層沉積LPCVD(ALD-LPCVD)等;(3)為了拓展薄膜材料的種類和功能,開發(fā)新型的復(fù)合和異質(zhì)的LPCVD方法,如多元化合物L(fēng)PCVD、納米結(jié)構(gòu)LPCVD、量子點LPCVD等。真空鍍膜過程需嚴格監(jiān)控鍍膜速度。上海真空鍍膜加工平臺
沉積工藝也可分為化學(xué)氣相沉積和物理的氣相沉積。CVD的優(yōu)點是速率快,且由于在晶圓表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng),擁有臺階覆蓋率。但從上述化學(xué)方程式中不難看出,其缺點就是產(chǎn)生副產(chǎn)物廢氣。在半導(dǎo)體制程中,很難將這些廢氣完全排出,難免會參雜些不純物質(zhì)。因此,CVD多用于不需要精確把控材料特性的沉積涂層,如沉積各種消耗性的膜層(硬掩模)或各種厚絕緣薄膜等。PVD則向晶圓表面直接轟擊要沉積的材料。也就是說,如果想在晶圓表面沉積A物質(zhì),則需將A物質(zhì)氣化后,使其沉積到晶圓表面。常用的PVD方法有濺射,這在刻蝕工藝中也曾涉及過。在這種方法中,我們先向A物質(zhì)靶材轟擊離子束(主要采用惰性氣體),使A物質(zhì)粒子濺射出來,再將脫落的粒子轉(zhuǎn)移至硅片表面,并形成薄膜。PVD的優(yōu)點是無副產(chǎn)物,沉積薄膜的純度高,且還可以沉積鎢(W)、鈷(Co)等無反應(yīng)能力的純凈物材料。因此,多用于純凈物的金屬布線。江門真空鍍膜機LPCVD設(shè)備可以沉積多種類型的薄膜材料,如多晶硅、氮化硅、氧化硅、碳化硅等。
LPCVD設(shè)備的發(fā)展歷史可以追溯到20世紀50年代,當(dāng)時美國貝爾實驗室的科學(xué)家們使用LPCVD方法在硅片上沉積多晶硅薄膜,并用于制造雙極型晶體管。隨后,LPCVD方法被廣泛應(yīng)用于制造金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、動態(tài)隨機存儲器(DRAM)、太陽能電池等器件。20世紀70年代,LPCVD方法開始用于沉積氮化硅和氧化硅等絕緣薄膜,用于制造互連層、保護層、柵介質(zhì)層等結(jié)構(gòu)。20世紀80年代,LPCVD方法開始用于沉積碳化硅等寬禁帶半導(dǎo)體薄膜,用于制造高溫、高功率、高頻率等特殊應(yīng)用的器件
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)并加速到目標材料。電子束撞擊目標材料,將其能量轉(zhuǎn)化為熱能,使目標材料加熱到蒸發(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。可以使用多坩堝電子束蒸發(fā)器在不破壞真空的情況下應(yīng)用來自不同目標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)。真空鍍膜技術(shù)可用于制造光學(xué)鏡片。
加熱:通過外部加熱源(如電阻絲、電磁感應(yīng)等)對反應(yīng)器進行加熱,將反應(yīng)器內(nèi)的溫度升高到所需的工作溫度,一般在3001200攝氏度之間。加熱的目的是促進氣相前驅(qū)體與襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成固相薄膜。送氣:通過氣路系統(tǒng)向反應(yīng)器內(nèi)送入氣相前驅(qū)體和稀釋氣體,如SiH4、NH3、N2、O2等。送氣的流量、比例和時間需要根據(jù)不同的沉積材料和厚度進行調(diào)節(jié)。送氣的目的是提供沉積所需的原料和控制沉積反應(yīng)的動力學(xué)。沉積:在給定的壓力、溫度和氣體條件下,氣相前驅(qū)體與襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成固相薄膜,并釋放出副產(chǎn)物。沉積過程中需要監(jiān)測和控制反應(yīng)器內(nèi)的壓力、溫度和氣體組成,以保證沉積質(zhì)量和性能。卸載:在沉積完成后,停止送氣并降低溫度,將反應(yīng)器內(nèi)的壓力恢復(fù)到大氣壓,并將沉積好的襯底從反應(yīng)器中取出。卸載時需要注意避免溫度沖擊和污染物接觸,以防止薄膜損傷或變質(zhì)。薄膜應(yīng)力的起源是薄膜生長過程中的某種結(jié)構(gòu)不完整性(雜質(zhì)、空位、晶粒邊界、錯位等)、表面能態(tài)的存在等。南通來料真空鍍膜
真空鍍膜技術(shù)為產(chǎn)品帶來獨特的功能性。上海真空鍍膜加工平臺
熱氧化是在一定的溫度和氣體條件下,使硅片表面氧化一定厚度的氧化硅的。主要有干法氧化和濕法氧化,干法氧化是在硅片表面通入氧氣,硅片與氧化反應(yīng)生成氧化硅,氧化速率比較慢,氧化膜厚容易控制。濕法氧化在爐管當(dāng)中通入氧氣和氫氣,兩者反應(yīng)生長水蒸氣,水蒸氣與硅片表面反應(yīng)生長氧化硅,濕法氧化,速率比較快,可以生長比較厚的薄膜。直流(DC)磁控濺射與氣壓的關(guān)系-在一定范圍內(nèi)提高離化率(盡量小的壓強下維持高的離化率)、提高均勻性要增加壓強和保證薄膜純度、提高薄膜附著力要減小壓強的矛盾,產(chǎn)生一個平衡。提供一個額外的電子源,而不是從靶陰極獲得電子。實現(xiàn)低壓濺射(壓強小于0.1帕)。射頻(RF)磁控濺射特點-射頻方法可以被用來產(chǎn)生濺射效應(yīng)的原因是它可以在靶材上產(chǎn)生自偏壓效應(yīng)。在射頻濺射裝置中,擊穿電壓和放電電壓明顯降低。不必再要求靶材一定要是導(dǎo)電體。上海真空鍍膜加工平臺