4.6 学习笔记 淀积工艺

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。