磁控溅射主要利用辉光放电(glowdischarge)将氩气(Ar)离子撞击靶材(target)表面,靶材的原子被弹出而堆积在基板表面形成薄膜。溅镀薄膜的性质、均匀度都比蒸镀薄膜来的好,但是镀膜速度却比蒸镀慢比较多。新型的溅镀设备几乎都使用强力磁铁将电子成螺旋状运动以加速靶材周围的氩气离子化,造成靶与氩气离子间的撞击机率增加,提高溅镀速率。真空镀膜的物理过程:PVD(物理的气相沉积技术)的基本原理可分为三个工艺步骤:(1)金属颗粒的气化:即镀料的蒸发、升华或被溅射从而形成气化源(2)镀料粒子((原子、分子或离子)的迁移:由气化源供出原子、分子或离子经过碰撞,产生多种反应。(3)镀料粒子在基片表面的沉积。电子束蒸发法是真空蒸发镀膜中常用的一种方法。电子束蒸发真空镀膜加工

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。化学气相沉积法(CVD)是一种利用化学反应的方式,将反应气体生成固态的产物,并沉积在基片表面的薄膜沉积技术。主要有常压CVD、LPCVD(低压气相沉积法)、PECVD(等离子体增强气相沉积法)等方法。PECVD反应过程中,反应气体从进气口进入炉腔,逐渐扩散至衬底表面,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。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。电子束蒸发真空镀膜加工利用PECVD生长的氮化硅薄膜均匀性和重复性好,可大面积成膜。

电子束蒸发蒸镀如钨(W)、钼(Mo)等高熔点材料,需要在坩埚的结构上做一定的改进。高熔点的材料采用锭或者颗粒状放在坩埚当中,因为水冷坩埚导热过快,材料难以达到其蒸发的温度。经过实验的验证,蒸发高熔点的材料可以用薄片来蒸镀,将1mm材料薄片架空于碳坩埚上沿,薄片只能通过坩埚边沿来导热,散热速率慢,有利于达到蒸发的熔点。采用此方法可满足蒸镀50nm以下的材料薄膜。在一定温度下,在真空当中,蒸发物质的蒸气与固体或液体平衡过程中所表现出的压力, 称为该物质的饱和蒸气压。此时蒸发物表面液相、气相处于动态平衡,即到达液相表面的分子全部粘接而不离开,并与从液相都气相的分子数相等。
反应溅射工艺进行过程中靶表面溅射区域内出现被反应生成物覆盖或反应生成物被剥离而重新暴露金属表面此消彼长的过程。如果化合物的生成速率大于化合物被剥离的速率,化合物覆盖面积增加。在一定功率的情况下,参与化合物生成的反应气体量增加,化合物生成率增加。如果反应气体量增加过度,化合物覆盖面积增加,如果不能及时调整反应气体流量,化合物覆盖面积增加的速率得不到防止,溅射沟道将进一步被化合物覆盖,当溅射靶被化合物全部覆盖的时候,靶完全中毒,不能继续溅射。影响靶中毒的因素主要是反应气体和溅射气体的比例,反应气体过量就会导致靶中毒。等离子体增强气相沉积法已被普遍应用于半导体器件工艺当中。

使用等离子体增强气相沉积法(PECVD)可在低温(200-350℃)沉积出良好的氧化硅薄膜,已被普遍应用于半导体器件工艺当中。在LED工艺当中,因为PECVD生长出的氧化硅薄膜具有结构致密,介电强度高、硬度大等优点,而且氧化硅薄膜对可见光波段吸收系数很小,所以氧化硅被用于芯片的绝缘层和钝化层。评价氧化硅薄膜的质量,较简单的方法是采用BOE腐蚀氧化硅薄膜,腐蚀速率越慢,薄膜质量越致密,反之,腐蚀速率越快,薄膜质量越差。另外,沉积速率的快慢也会影响到薄膜的质量,沉积速率过快,会导致氧化硅薄膜速率过快,说明薄膜质量比较差。广东省科学院半导体研究所。PECVD,等离子体化学气相沉积法是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离。江西反射溅射真空镀膜价格
化学气相沉积法主要有常压CVD、LPCVD、PECVD等方法。电子束蒸发真空镀膜加工
薄膜应力的起源是薄膜生长过程中的某种结构不完整性(杂质、空位、晶粒边界、错位等)、表面能态的存在、薄膜与基底界面间的晶格错配等磁控溅射由于其内部电场的存在,还可在衬底端引入一个负偏压,使溅射速率和材料粒子的方向性增加。所以磁控溅射常用来沉积TSV结构的阻挡层和种子层,通过对相关参数的调整和引入负偏压,可以实现高深宽比的薄膜溅射,且深孔内壁薄膜连续和良好的均匀性。通过PVD制备的薄膜通常存在应力问题,不同材料与衬底间可能存在压应力或张应力,在多层膜结构中可能同时存在多种形式的应力。电子束蒸发真空镀膜加工
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