等離子體CVD裝置是進行化學氣相沉積法的一種的裝置。
等離子體CVD是Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition的縮寫,它將原料氣體轉變成低溫等離子體狀態(tài)(正離子和電子電離的輝光放電),產生活性離子和自由基,引起化學反應并沉積材料以形成薄膜。
等離子CVD技術用于制造切削工具用強化膜(氮化鈦、氮化碳、DLC(英文:Diamond Like Carbon))、半導體用絕緣膜、保護膜、布線及電極材料(氮化硅、氧化硅、銅、鋁、鎢、多晶硅、化合物半導體等)。它在控制和供應能源的高性能功率器件中的應用正在迅速擴大,這是經濟和工業(yè)發(fā)展的關鍵。
供給等離子體CVD裝置的氣體通常為與SiH 6)、WF硅烷(4氫氣、氮氣、氬氣、氨等載氣。
二氧化硅(SiO 2 )是硅的氧化物。它具有優(yōu)異的電絕緣性和熱穩(wěn)定性,用于半導體器件的層間介電膜。
隨著半導體變得越來越薄,漏電流(即電流從非預期位置泄漏)變得更有可能發(fā)生。 SiO 2的存在有助于防止漏電流。
氮化硅(Si 3 N 4 )是硅的氮化物。它具有優(yōu)異的強度和導熱性,用作產生大量熱量的功率器件的基板材料。
氮氣和氨氣與SiH 4一起形成氮化物,因此也可作為原料氣體。一般半導體執(zhí)行與計算和存儲相關的功能,例如存儲器。另一方面,功率器件(例如二極管)的用途是。
碳化硅 (SiC) 是一種碳化硅,與 GaN(氮化鎵)和 AlGaN一樣屬于化合物半導體家族。與Si 3 N 4一樣,它具有優(yōu)異的強度和導熱性,因此代替Si IGBT用于功率器件。
與硅化合物相比,功率損耗更低,從而使設備更小。
晶體管的柵極由柵極氧化物(通過熱氧化形成)和柵電極(通常是多晶硅)形成。用于柵電極和源極/漏極接觸的鎢塞通過等離子體CVD形成。 (見圖3)
圖1. 等離子體CVD設備的基本配置
根據目的,原料氣體條件可以在10 -4 ~100Pa的大范圍的減壓范圍內進行選擇。等離子體激發(fā)常用的電源頻率是13.56 MHz(RF:射頻),放電形式采用平行板電極電容耦合,如圖1所示。
平行板的一側可以用作噴頭來供應工藝氣體,或者可以在一側安裝加熱器來調節(jié)溫度??梢钥刂频膮涤泻芏?,例如電源頻率、平行板型以外的電極結構、原料氣體成分、放電量、溫度等。因此,可以形成具有各種功能的各種薄膜,從無機物到有機物。
圖2. 半導體器件(存儲器)的基本結構
等離子體CDV設備通常用于制造半導體器件,例如,在存儲器件的情況下,如圖2所示,形成多層復雜布線層并通過層間電介質分隔。
等離子體CVD設備主要用于形成MOSFET柵電極、布線層、層間絕緣膜等,但需要在成膜后形成精細圖案?;旧喜捎糜∷⒓夹g來形成圖案,并重復以下步驟,如圖3所示。
圖3. 半導體器件的基本成膜工藝
新圖案的材料(多晶硅、Al、C、W、SiO 2、Si 3 N 4等)使用CVD 均勻沉積在底層圖案的頂部。
在步驟 1 中形成的薄膜頂部形成(正性或負性)光致抗蝕劑薄膜。由于激發(fā)光,正膜變得更難溶于溶劑,而負膜變得更易溶解。
抗蝕劑被熔化,并且剩余熔化的抗蝕劑的圖案形成在膜的頂部。
從圖案的頂部進行蝕刻(剝離工藝)以去除薄膜。
去除抗蝕劑。
在薄膜上形成圖案。
通過重復上述過程,可以形成如圖2所示的半導體器件。
根據提供的能量不同,可分為等離子體CVD、熱CVD和光學CVD。
這是通過在高溫下處理熱CVD
供給氣體,引起成分的熱分解和化學反應 來成膜的方法。不能用于塑料等熱敏基材。
一種利用光學 CVD
激光和紫外線能量 激活化學分解和化學反應的方法。
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