器件尺寸按摩尔定律的要求不断缩小,栅极介质的厚度不断减薄,但栅极的漏电流也随之增大。在5.0nm以下,SiO2作为栅极介质所产生的漏电流已无法接受,这是由电子的直接隧穿效应造成的。HfO2族的高k介质是目前比较好的替代SiO2/SiON的选择。HfO2族的高k介质主要通过原子层沉积(ALD)或金属有机物化学气相沉积(MOCVD)等方法沉积。介质膜的主要作用有:1.改善半导体器件和集成电路参数;2.增强器件的稳定性和可靠性,二次钝化可强化器件的密封性,屏蔽外界杂质、离子电荷、水汽等对器件的有害影响;3.提高器件的封装成品率,钝化层为划片、装架、键合等后道工艺处理提供表面的机械保护;4.其它作用,钝化膜及介质膜还可兼作表面及多层布线的绝缘层;真空镀膜为产品提供完美的表面修饰。厦门真空镀膜厂

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,可以广泛应用于制备高纯薄膜和各种光学材料薄膜。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。黑龙江反射溅射真空镀膜LPCVD设备可以沉积多种类型的薄膜材料,如多晶硅、氮化硅、氧化硅、碳化硅等。

镀膜技术工艺包括光刻、真空磁控溅射、电子束蒸镀、ITO镀膜、反应溅射,在微纳加工过程中,薄膜的形成方法主要为物理沉积、化学沉积和混合方法沉积。蒸发沉积(热蒸发、电子束蒸发)和溅射沉积是典型的物理方法,主要用于沉积金属单质薄膜、合金薄膜、化合物等。热蒸发是在高真空下,利用电阻加热至材料的熔化温度,使其蒸发至基底表面形成薄膜,而电子束蒸发为使用电子束加热。磁控溅射在高真空,在电场的作用下,Ar气被电离为Ar离子高能量轰击靶材,使靶材发生溅射并沉积于基底;磁控溅射方法沉积的薄膜纯度高、致密性好,热蒸发主要用于沉积低熔点金属薄膜或者厚膜;化学气相沉积(CVD)是典型的化学方法而等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是物理与化学相结合的混合方法,CVD和PECVD主要用于生长氮化硅、氧化硅等介质膜。
加热:通过外部加热源(如电阻丝、电磁感应等)对反应器进行加热,将反应器内的温度升高到所需的工作温度,一般在3001200摄氏度之间。加热的目的是促进气相前驱体与衬底表面发生化学反应,形成固相薄膜。送气:通过气路系统向反应器内送入气相前驱体和稀释气体,如SiH4、NH3、N2、O2等。送气的流量、比例和时间需要根据不同的沉积材料和厚度进行调节。送气的目的是提供沉积所需的原料和控制沉积反应的动力学。沉积:在给定的压力、温度和气体条件下,气相前驱体与衬底表面发生化学反应,形成固相薄膜,并释放出副产物。沉积过程中需要监测和控制反应器内的压力、温度和气体组成,以保证沉积质量和性能。卸载:在沉积完成后,停止送气并降低温度,将反应器内的压力恢复到大气压,并将沉积好的衬底从反应器中取出。卸载时需要注意避免温度冲击和污染物接触,以防止薄膜损伤或变质。镀膜层在真空条件下均匀附着于基材。

PECVD技术是在低气压下,利用低温等离子体在工艺腔体的阴极上(即样品放置的托盘)产生辉光放电,利用辉光放电(或另加发热体)使样品升温到预定的温度,然后通入适量的工艺气体,这些气体经一系列化学反应和等离子体反应,在样品表面形成固态薄膜。在反应过程中,反应气体从进气口进入炉腔,逐渐扩散至样品表面,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。这些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。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。镀膜过程需在高度真空环境中进行。成都新型真空镀膜
真空镀膜技术为产品提供可靠保护。厦门真空镀膜厂
栅极氧化介电层除了纯二氧化硅薄膜,也会用到氮氧化硅作为介质层,之所以用氮氧化硅来作为栅极氧化介电层,一方面是因为跟二氧化硅比,氮氧化硅具有较高的介电常数,在相同的等效二氧化硅厚度下,其栅极漏电流会降低;另一方面,氮氧化硅中的氮对PMOS多晶硅中硼元素有较好的阻挡作用,它可以防止离子注入和随后的热处理过程中,硼元素穿过栅极氧化层到沟道,引起沟道掺杂浓度的变化,从而影响阈值电压的控制。作为栅极氧化介电层的氮氧化硅必须要有比较好的薄膜特性及工艺可控性,所以一般的工艺是先形成一层致密的、很薄的、高质量的二氧化硅层,然后通过对二氧化硅的氮化来实现的。厦门真空镀膜厂