LPCVD设备的设备构造主要包括以下几个部分:真空系统、气体输送系统、反应室、加热系统、温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等。LPCVD设备的发展趋势主要有以下几点:(1)为了降低衬底材料的热损伤和热预算,提高沉积速率和产能,开发新型的低温LPCVD方法,如等离子体增强LPCVD(PE-LPCVD)、激光辅助LPCVD(LA-LPCVD)、热辐射辅助LPCVD(RA-LPCVD)等;(2)为了提高薄膜材料的质量和性能,开发新型的高纯度和高结晶度的LPCVD方法,如超高真空LPCVD(UHV-LPCVD)、分子束外延LPCVD(MBE-LPCVD)、原子层沉积LPCVD(ALD-LPCVD)等;(3)为了拓展薄膜材料的种类和功能,开发新型的复合和异质的LPCVD方法,如多元化合物LPCVD、纳米结构LPCVD、量子点LPCVD等。真空镀膜过程需严格监控镀膜速度。上海真空镀膜加工平台
沉积工艺也可分为化学气相沉积和物理的气相沉积。CVD的优点是速率快,且由于在晶圆表面发生化学反应,拥有台阶覆盖率。但从上述化学方程式中不难看出,其缺点就是产生副产物废气。在半导体制程中,很难将这些废气完全排出,难免会参杂些不纯物质。因此,CVD多用于不需要精确把控材料特性的沉积涂层,如沉积各种消耗性的膜层(硬掩模)或各种厚绝缘薄膜等。PVD则向晶圆表面直接轰击要沉积的材料。也就是说,如果想在晶圆表面沉积A物质,则需将A物质气化后,使其沉积到晶圆表面。常用的PVD方法有溅射,这在刻蚀工艺中也曾涉及过。在这种方法中,我们先向A物质靶材轰击离子束(主要采用惰性气体),使A物质粒子溅射出来,再将脱落的粒子转移至硅片表面,并形成薄膜。PVD的优点是无副产物,沉积薄膜的纯度高,且还可以沉积钨(W)、钴(Co)等无反应能力的纯净物材料。因此,多用于纯净物的金属布线。江门真空镀膜机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。
LPCVD设备的发展历史可以追溯到20世纪50年代,当时美国贝尔实验室的科学家们使用LPCVD方法在硅片上沉积多晶硅薄膜,并用于制造双极型晶体管。随后,LPCVD方法被广泛应用于制造金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、动态随机存储器(DRAM)、太阳能电池等器件。20世纪70年代,LPCVD方法开始用于沉积氮化硅和氧化硅等绝缘薄膜,用于制造互连层、保护层、栅介质层等结构。20世纪80年代,LPCVD方法开始用于沉积碳化硅等宽禁带半导体薄膜,用于制造高温、高功率、高频率等特殊应用的器件
首先,通过一个电子枪生成一个高能电子束。电子枪一般包括一个发射电子的热阴极(通常是加热的钨丝)和一个加速电子的阳极。电子枪的工作是通过电场和磁场将电子束引导并加速到目标材料。电子束撞击目标材料,将其能量转化为热能,使目标材料加热到蒸发温度。蒸发的材料原子或分子在真空中飞行到基板表面,并在那里冷凝,形成薄膜。因为这个过程在真空中进行,所以蒸发的原子或分子在飞行过程中基本不会与其他气体分子相互作用,这有助于形成高质量的薄膜。与其他低成本的PVD工艺相比,电子束蒸发还具有非常高的材料利用效率。电子束系统加热目标源材料,而不是整个坩埚,从而降低了坩埚的污染程度。通过将能量集中在目标而不是整个真空室上,它有助于减少对基板造成热损坏的可能性。可以使用多坩埚电子束蒸发器在不破坏真空的情况下应用来自不同目标材料的几层不同涂层,使其很容易适应各种剥离掩模技术。真空镀膜技术可用于制造光学镜片。
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。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)、表面能态的存在等。南通来料真空镀膜
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热氧化是在一定的温度和气体条件下,使硅片表面氧化一定厚度的氧化硅的。主要有干法氧化和湿法氧化,干法氧化是在硅片表面通入氧气,硅片与氧化反应生成氧化硅,氧化速率比较慢,氧化膜厚容易控制。湿法氧化在炉管当中通入氧气和氢气,两者反应生长水蒸气,水蒸气与硅片表面反应生长氧化硅,湿法氧化,速率比较快,可以生长比较厚的薄膜。直流(DC)磁控溅射与气压的关系-在一定范围内提高离化率(尽量小的压强下维持高的离化率)、提高均匀性要增加压强和保证薄膜纯度、提高薄膜附着力要减小压强的矛盾,产生一个平衡。提供一个额外的电子源,而不是从靶阴极获得电子。实现低压溅射(压强小于0.1帕)。射频(RF)磁控溅射特点-射频方法可以被用来产生溅射效应的原因是它可以在靶材上产生自偏压效应。在射频溅射装置中,击穿电压和放电电压明显降低。不必再要求靶材一定要是导电体。上海真空镀膜加工平台