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;镀膜层能有效提升产品的化学稳定性。三明真空镀膜厂

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。设备通常由以下几个部分组成: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设备的缺点主要有以下几点:(1)由于高温条件下衬底材料会发生热膨胀和热应力,使得衬底材料可能出现变形、开裂、弯曲等问题;(2)由于高温条件下衬底材料会发生热扩散和热反应,使得衬底材料可能出现杂质掺杂、界面反应、相变等问题;(3)由于高温条件下气体前驱体会发生热分解和热聚合,使得气体前驱体可能出现不稳定性、副反应、沉积速率降低等问题;(4)LPCVD设备需要较大的真空泵和加热功率,使得设备成本和运行成本较高三明真空镀膜厂高质量的真空镀膜能增强材料性能。

对于典型的半导体应用,基板被放置在两个平行电极之间的沉积室中一个接地电极,通常是一个射频通电电极.前体气体如硅烷(SiH4)和氨(NH3)通常与惰性气体如氩气(Ar)或氮气(N2)混合以控制过程。这些气体通过基板上方的喷头固定装置引入腔室,有助于将气体更均匀地分布到基板上。等离子体由电极之间的放电(100–300eV)点燃,在基板周围发生启辉,有助于产生驱动化学反应的热能。前体气体分子与高能电子碰撞,然后通过气流传播到基板,在那里它们发生反应并被吸收在基板表面上以生长薄膜。然后将化学副产品抽走,完成沉积过程。
高频淀积的薄膜,其均匀性明显好于低频,这时因为当射频电源频率较低时,靠近极板边缘的电场较弱,其淀积速度会低于极板中心区域,而频率高时则边缘和中心区域的差别会变小。4.射频功率,射频的功率越大离子的轰击能量就越大,有利于淀积膜质量的改善。因为功率的增加会增强气体中自由基的浓度,使淀积速率随功率直线上升,当功率增加到一定程度,反应气体完全电离,自由基达到饱和,淀积速率则趋于稳定。5.气压,形成等离子体时,气体压力过大,单位内的反应气体增加,因此速率增大,但同时气压过高,平均自由程减少,不利于淀积膜对台阶的覆盖。气压太低会影响薄膜的淀积机理,导致薄膜的致密度下降,容易形成针状态缺陷;气压过高时,等离子体的聚合反应明显增强,导致生长网络规则度下降,缺陷也会增加;6.衬底温度,衬底温度对薄膜质量的影响主要在于局域态密度、电子迁移率以及膜的光学性能,衬底温度的提高有利于薄膜表面悬挂键的补偿,使薄膜的缺陷密度下降。衬底温度对淀积速率的影响小,但对薄膜的质量影响很大。温度越高,淀积膜的致密性越大,高温增强了表面反应,改善了膜的成分镀膜技术为产品增添独特的美学效果。

LPCVD设备的基本原理是利用化学气相沉积(CVD)的方法,在低压(通常为0.1-10Torr)和高温(通常为500-1200℃)的条件下,将含有所需元素的气体前驱体引入反应室,在衬底表面发生化学反应,形成所需的薄膜材料。LPCVD设备的优点主要有以下几点:(1)由于低压条件下气体分子的平均自由程较长,使得气体在反应室内的分布更加均匀,从而提高了薄膜的均匀性和重复性;(2)低压条件下气体分子与衬底表面的碰撞频率较低,使得反应速率主要受表面反应速率控制,从而提高了薄膜的纯度和结晶性;(3)低压条件下气体分子与反应室壁面的碰撞频率较低,使得反应室壁面上沉积的材料较少,从而降低了颗粒污染和清洗频率;真空镀膜能赋予材料特殊的光学性能。三明真空镀膜厂
镀膜过程需在高度真空环境中进行。三明真空镀膜厂
LPCVD设备中还有一个重要的工艺参数是气体前驱体的流量,因为它也影响了反应速率、反应机理、反应产物、反应选择性等方面。一般来说,流量越大,气体在反应室内的浓度越高,反应速率越快,沉积速率越高;流量越小,气体在反应室内的浓度越低,反应速率越慢,沉积速率越低。但是,并不是流量越大越好,因为过大的流量也会带来一些不利的影响。例如,过大的流量会导致气体在反应室内的停留时间缩短,从而降低沉积效率或增加副产物;过大的流量会导致气体在反应室内的流动紊乱,从而降低薄膜的均匀性或质量;过大的流量会导致气体前驱体之间或与衬底材料之间的竞争反应增加,从而改变反应机理或反应选择性。三明真空镀膜厂