1、薄膜沉积技术与工艺加工平台钟飞- S N F F -薄膜工艺主要内容 引言 薄膜的一般特性 PVD 原理与工艺 CVD 原理与工艺 氧化 原理与工艺- S N F F -薄膜工艺MOS晶体管中的薄膜层p+硅衬底p外延层场氧化层n+n+p+p+nILD 氧化层氧化层氮化硅顶部栅氧化层侧壁氧化层属前氧化层多晶硅属层多晶硅属- S N F F -薄膜工艺主要内容 引言 薄膜的一般特性 PVD 原理与工艺 CVD 原理与工艺 氧化 原理与工艺- S N F F -薄膜工艺 什么是薄膜 理想的固态薄膜 薄膜的台阶覆盖 薄膜的深宽比 薄膜的特性 薄膜的生长阶段薄膜的一般特性- S N F F -薄膜工艺理
2、想的固态薄膜衬底薄膜层宽度厚度和衬底比较薄膜是非常薄的什么是薄膜相对于体材料而言，采用特殊的方法，在体材料的表面沉积或制备的一层性质与体材料完全不同的物质层。- S N F F -薄膜工艺薄膜的台阶覆盖均匀台阶覆盖非均匀台阶覆盖厚度均匀- S N F F -薄膜工艺薄膜沉积的深宽比500 D250 W=2 1深宽比 = 500 250 深宽比 = 深度宽度- S N F F -薄膜工艺薄膜的特性 厚度均匀性 纯度及密度 台阶覆盖能力 高深宽比孔隙的能力 理想配比并可控制 应力控制 电学性质 衬底材料和薄膜附著性- S N F F -薄膜工艺薄膜成长阶段连续薄膜分子或原子成核晶粒聚结衬底- S
3、N F F -薄膜工艺薄膜的制备方法沉积法：外来物质淀积于基底表面形成薄膜。分物理沉积和化学沉积。1、化学沉积：源材料通过化学反应生成所需材料沉积到衬底表面。（气相和液相）2、物理沉积：源材料直接转移到衬底表面形成薄膜（通常为气相淀积）。生长法：如氧化，外来物质与基底材料表面发生反应生成薄膜 - S N F F -薄膜工艺薄膜测试设备台阶仪：厚度测试、表面粗糙度测试表面轮廓仪：表面形貌测试、薄膜厚度测试、表面粗糙度测试膜厚仪：介质薄膜（SiO2、 SiNx等）厚度测试分光光度计：薄膜透射率、反射率测试、光学薄膜测试其它测试设备：椭偏仪、原子力显微镜、应力测试仪 - S N F F -薄膜工艺主
4、要内容 引言 薄膜的一般特性 PVD 原理与工艺 CVD 原理与工艺 氧化 原理与工艺- S N F F -薄膜工艺14PVD 原理与工艺 PVD 沉积的定义 PVD 沉积的特点和步骤 PVD 沉积的分类- S N F F -薄膜工艺15PVD 沉积的定义定义：物理气相沉积（Physical Vapor Deposition, PVD)是指利用物理过程实现物质转移，将原子或分子由源转移到衬底表面上的过程。该过程的实现一般是在真空状态下实现应用：金属薄膜的沉积介质薄膜的沉积- S N F F -薄膜工艺PVD 沉积的特点和步骤源物质经过物理过程进入气相;需要相对较低的气体压力环境;要使用固态的或
5、者融化态的物质作为沉积过程的源物质- S N F F -薄膜工艺基本原理：在真空状态下，加热源材料，使原子或分子从源材料表面逸出从而在衬底上生长薄膜的方法。优点：设备简单、操作容易、薄膜纯度高、成膜速率快缺点：薄膜与衬底附着力小、台阶覆盖差真空蒸发沉积- S N F F -薄膜工艺简单的蒸发装置机械泵高真空阀高真空泵工艺腔(钟罩)坩锅蒸发金属载片盘- S N F F -薄膜工艺蒸发成膜过程加热源材料，通常至熔点气化原子或分子从蒸发源向衬底输运飞到衬底上的原子或分子在表面凝结、成核核再捕获到飞抵的原子分子或表面扩散原子分子而长大核与核合成而形成网络结构网络被填实即生成连续的薄膜。- S N F
6、F -薄膜工艺薄膜厚度和质量的影响因素 残余气体压强 蒸发源的平衡蒸气压 源蒸发速率和淀积速率 蒸发源的温度 衬底位置 衬底温度- S N F F -薄膜工艺原理：利用电流通过加热源时所产生的焦耳热来加热蒸发材料优点：结构简单、装置便宜、操作方便、蒸发速率快、广泛用于Au、Ag、Cu、Ni 、In、等材料。缺点：坩埚或其它加热体以及支撑部件可能的污染，不适用于高纯或难熔物质的蒸发。电阻加热蒸发装置- S N F F -薄膜工艺阴极产生的电子在电场加速下，获得足够的动能轰击处于阳极的蒸发材料，使之受热气化E-beam 蒸发装置- S N F F -薄膜工艺优点：电子束轰击能量密度高，可使熔点30
7、00以上的材料熔化蒸发速率高，可蒸发：W 、Mo 等难熔材料；提高纯度：坩埚用水冷却，避免容器材料的污染及与蒸发材料的反应热效率高，热量直接加在蒸发材料表面，热传导和热辐射损失少缺点：化合物受轰击会分解结构复杂、设备昂贵电离气体分子，影响膜质量。E-beam蒸发装置- S N F F -薄膜工艺24电阻式热蒸发真空度：5E-4Pa基片最高温度：200可加工样品尺寸：2寸每次1片，以及小样品可蒸发材料：Al 、Au、In、Ag、Ni等金属- S N F F -薄膜工艺25ei-5z 电子束蒸发镀膜机- S N F F -薄膜工艺石英晶体监控系统利用石英晶体振荡频率的变化来测量薄膜的质量厚度，然后
8、根据相应材料的密度转换显示为几何厚度。可监控蒸发速率- S N F F -薄膜工艺真空度：5E-4Pa基片最高温度：300电子枪功率：4-10KW厚度均匀性： 5%可加工样品尺寸：6寸每次8片，4寸每次8片，2寸每次180片，以及小样品夹具现有蒸发源：Au、Ti、Ni、Cr、Au88Ge12、Alei-5z的性能指标- S N F F -薄膜工艺EBE-09电子束蒸发镀膜机- S N F F -薄膜工艺真空度：5E-4Pa基片最高温度：350电子枪功率：8KW和6KW厚度均匀性： 5%可加工样品尺寸：4寸每次1片，2寸每次3片，以及小样品夹具现有蒸发源：Au、Ti、Ni、Al、Cr、Ag等EBE-09的性能指标- S N F F -薄膜工艺光学镀膜机- S N F F -
