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进行化学气相沉积法的一种的装置——等离子CVD设备

时间:2024-07-23      阅读:279

什么是等离子CVD设备?

等离子体CVD装置是进行化学气相沉积法的一种的装置。

等离子体CVD是Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition的缩写,它将原料气体转变成低温等离子体状态(正离子和电子电离的辉光放电),产生活性离子和自由基,引起化学反应并沉积材料以形成薄膜。

等离子CVD设备的应用

等离子CVD技术用于制造切削工具用强化膜(氮化钛、氮化碳、DLC(英文:Diamond Like Carbon))、半导体用绝缘膜、保护膜、布线及电极材料(氮化硅、氧化硅、、钨、多晶硅、化合物半导体等)。它在控制和供应能源的高性能功率器件中的应用正在迅速扩大,这是经济和工业发展的关键。

供给等离子体CVD装置的气体通常为与SiH 6)、WF硅烷(4氢气、氮气、氩气等载气。

1. 氧化物

二氧化硅(SiO 2 )是硅的氧化物。它具有优异的电绝缘性和热稳定性,用于半导体器件的层间介电膜。

随着半导体变得越来越薄,漏电流(即电流从非预期位置泄漏)变得更有可能发生。 SiO 2的存在有助于防止漏电流。

2. 氮化物

氮化硅(Si 3 N 4 )是硅的氮化物。它具有优异的强度和导热性,用作产生大量热量的功率器件的基板材料。

氮气和氨气与SiH 4一起形成氮化物,因此也可作为原料气体。一般半导体执行与计算和存储相关的功能,例如存储器。另一方面,功率器件(例如二极管)的用途是。

3、硬质合金

碳化硅 (SiC) 是一种碳化硅,与 GaN(氮化镓)和 AlGaN一样属于化合物半导体家族。与Si 3 N 4一样,它具有优异的强度和导热性,因此代替Si IGBT用于功率器件。

与硅化合物相比,功率损耗更低,从而使设备更小。

4. 金属/金属化合物

晶体管的栅极由栅极氧化物(通过热氧化形成)和栅电极(通常是多晶硅)形成。用于栅电极和源极/漏极接触的钨塞通过等离子体CVD形成。 (见图3)

等离子CVD设备原理

进行化学气相沉积法的一种的装置——等离子CVD设备

图1. 等离子体CVD设备的基本配置

根据目的,原料气体条件可以在10 -4 ~100Pa的大范围的减压范围内进行选择。等离子体激发常用的电源频率是13.56 MHz(RF:射频),放电形式采用平行板电极电容耦合,如图1所示。

平行板的一侧可以用作喷头来供应工艺气体,或者可以在一侧安装加热器来调节温度。可以控制的参数有很多,例如电源频率、平行板型以外的电极结构、原料气体成分、放电量、温度等。因此,可以形成具有各种功能的各种薄膜,从无机物到有机物。

有关等离子 CVD 设备的其他信息

1.半导体器件的结构和制造方法

进行化学气相沉积法的一种的装置——等离子CVD设备

图2. 半导体器件(存储器)的基本结构

等离子体CDV设备通常用于制造半导体器件,例如,在存储器件的情况下,如图2所示,形成多层复杂布线层并通过层间电介质分隔。

等离子体CVD设备主要用于形成MOSFET栅电极、布线层、层间绝缘膜等,但需要在成膜后形成精细图案。基本上采用印刷技术来形成图案,并重复以下步骤,如图3所示。

进行化学气相沉积法的一种的装置——等离子CVD设备

图3. 半导体器件的基本成膜工艺


    1. 新图案的材料(多晶硅、Al、C、W、SiO 2、Si 3 N 4等)使用CVD 均匀沉积在底层图案的顶部。

    2. 在步骤 1 中形成的薄膜顶部形成(正性或负性)光致抗蚀剂薄膜。由于激发光,正膜变得更难溶于溶剂,而负膜变得更易溶解。

    3. 抗蚀剂被熔化,并且剩余熔化的抗蚀剂的图案形成在膜的顶部。

    4. 从图案的顶部进行蚀刻(剥离工艺)以去除薄膜。

    5. 去除抗蚀剂。

    6. 在薄膜上形成图案。

通过重复上述过程,可以形成如图2所示的半导体器件。

2.热敏CDV和光学CDV

根据提供的能量不同,可分为等离子体CVD、热CVD和光学CVD。

  • 这是通过在高温下处理热CVD
    供给气体,引起成分的热分解和化学反应 来成膜的方法。不能用于塑料等热敏基材。

  • 一种利用光学 CVD
    激光和紫外线能量 激活化学分解和化学反应的方法。



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