物理氣相淀積ppt課件(2)-資料下載頁(yè)
2025-05-12 12:31本頁(yè)面
【正文】 輕元素 —被濺射出原子有較高逸出 速度 （ 2）不同靶材料，不同的原子逸出能量。 S高的靶材，原子平均逸出能較低。 （ 3）相同轟擊能量，原子逸出能量隨入射離子質(zhì)量線性增加，輕的入射離子較低（ 10eV），重的較大（ 30~40eV） （ 4）濺射原子的平均逸出能量隨入射離子能量的增加而增加。 1keV （ 5）傾斜方向逸出的原子具有較高的逸出能量。 濺射方法 ? 直流、射頻、磁控、 反應(yīng)、離子束、偏壓等濺射； ? 濺射靶：陰極 ? 襯底：陽(yáng)極（接地） ? 工作氣體： Ar氣 ? 要求：靶材導(dǎo)電性好 ? 特點(diǎn)：只適于金屬靶材 2. RF濺射 原因：①高頻電場(chǎng)經(jīng)其他阻抗形式耦合進(jìn)入淀積室。 ② 可在靶材上產(chǎn)生自偏壓效應(yīng) —即在射頻電場(chǎng)起作用 時(shí)，靶材會(huì)自動(dòng)處于一個(gè)負(fù)電位，導(dǎo)致氣體離子對(duì)其產(chǎn)生自發(fā)的轟擊和濺射。 特點(diǎn)：適于各種金屬與非金屬靶材。 ? 避免每個(gè)電極產(chǎn)生自偏壓效應(yīng)辦法：加大非濺射電極的極面面積。 ? 具體做法：將樣品臺(tái)、真空室器壁與地電極并聯(lián)在一起，形成一個(gè)面積很大的電極。 ? 注意：射頻濺射中，交流頻率不能太低。 ? 原理：磁場(chǎng)在靶材表面與電場(chǎng)垂直，電子沿電場(chǎng)方向加速、繞磁場(chǎng)方向螺旋前進(jìn)，提高了電子碰撞效率，從而也提高了原子的電離幾率。 ? 特點(diǎn)：淀積速率最高；工作氣體壓力較低。 磁控濺射 —利用化合物直接作為靶材。 特點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)多組分的薄膜淀積。 利用的化合物主要包括： （ 1）氧化物： Al2O3,SiO2,In2O3,SnO2等 。 （ 2）碳化物： SiC,WC,TiC等 。 （ 3）氮化物： TiN,AlN, Si3N4等 。 （ 4）硫化物： CdS,ZnS,CuS等 。 （ 5）各種復(fù)合化合物。 避免化合物在濺射過程中發(fā)生分解 （ 1）調(diào)整濺射室內(nèi)的氣體組成和壓力，限制化合物分解過程的發(fā)生。 （ 2）純金屬作為靶材，在工作氣體中混入適量的活性氣體（ O2,NH3, CH4 , H2S ） ,在濺射淀積同時(shí)生成特定化合物，一步完成從濺射、反應(yīng)到多組分薄膜淀積的多個(gè)步驟。 —在襯底與靶材間施加一定大小的偏置電壓，以改變?nèi)肷涞揭r底表面的帶電粒子的數(shù)量和能量的方法。 偏壓作用下： ①使帶電粒子對(duì)表面的轟擊可以提高淀積原子在薄膜表面的擴(kuò)散和參加化學(xué)反應(yīng)的能力，提高薄膜的密度和成膜能力 ②抑制柱狀晶生長(zhǎng)和細(xì)化薄膜晶粒等。 ③可改變薄膜中氣體含量。 存在問題： 襯底表面和接觸孔上表面的拐角處，淀積速率最高； 接觸孔側(cè)壁，淀積速率適中；接觸孔底角，淀積速率最低。 導(dǎo)致結(jié)果：側(cè)壁膜厚從上到下 → 逐漸減小；表面形成懸梁造成底角處形成明顯的凹槽。如圖 。 原因：濺射原子①發(fā)生碰撞； ②遵守余弦分布。 應(yīng)用：形成金屬互連層。 對(duì)薄膜的要求：各處薄膜都應(yīng)保持適當(dāng)?shù)暮穸取? 實(shí)現(xiàn)辦法： ① 采用帶有準(zhǔn)直器的濺射淀積方法。 缺點(diǎn)：淀積速率降低，成本增加。 ②長(zhǎng)投準(zhǔn)直濺射技術(shù) —如同只有一個(gè)孔的準(zhǔn)直器。 特點(diǎn)：靶與硅片間距離長(zhǎng)（ 25~30cm）；低壓下產(chǎn)生等離子體 優(yōu)點(diǎn)：能改善接觸孔底部覆蓋效果。 有待解決的問題： ①濺射會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)室室壁表面凝結(jié)靶材料的原子，形成污染； ②遠(yuǎn)離硅片中心的通孔存在臺(tái)階覆蓋的不對(duì)稱性； ③低壓下獲得等離子體較難。
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