12种化学气相沉积(CVD)你都知道吗?

CVD(化学气相沉积)是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术,包括大范围的绝缘材料,大多数金属材料和金属合金材料。

从理论上来说,它是很简单的:两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内,然后他们相互之间发生化学反应,形成一种新的材料,沉积到晶片表面上。淀积氮化硅膜(Si3N4)就是一个很好的例子,它是由硅烷和氮反应形成的。

化学气相沉积法是传统的制备薄膜的技术,其原理是利用气态的先驱反应物,通过原子、分子间化学反应,使得气态前驱体中的某些成分分解,而在基体上形成薄膜。化学气相沉积包括常压化学气相沉积、等离子体辅助化学沉积、激光辅助化学沉积、金属有机化合物沉积等。不过随着技术的发展,CVD技术也不断推陈出新,出现了很多针对某几种用途的专门技术,在此特为大家盘点介绍一些CVD技术。



  • 等离子体增强化学气相沉积
等离子体增强化学气相沉积是在化学气相沉积中,激发气体,使其产生低温等离子体,增强反应物质的化学活性,从而进行外延的一种方法。该方法可在较低温度下形成固体膜。例如在一个反应室内将基体材料置于阴极上,通入反应气体至较低气压(1~600Pa),基体保持一定温度,以某种方式产生辉光放电,基体表面附近气体电离,反应气体得到活化,同时基体表面产生阴极溅射,从而提高了表面活性。在表面上不仅存在着通常的热化学反应,还存在着复杂的等离子体化学反应。沉积膜就是在这两种化学反应的共同作用下形成的。激发辉光放电的方法主要有:射频激发,直流高压激发,脉冲激发和微波激发。

等离子体增强化学气相沉积的主要优点是沉积温度低,对基体的结构和物理性质影响小;膜的厚度及成分均匀性好;膜组织致密、针孔少;膜层的附着力强;应用范围广,可制备各种金属膜、无机膜和有机膜。


  • 热丝化学气相沉积
热丝CVD采用高温下的低压气相沉积,碳氢化合物在高温下发生化学反应,生成膜先驱物,当样品温度合适时,这些膜先驱物在样品表面沉积形成金刚砂膜。低压化学气相沉积形成的膜层厚度及成分较为均匀,膜层致密。


CVD化学气相沉积的基本特征为:

产生化学变化(化学反应或热分解);

膜中所有材料都来源于外部的源;

反应物必须以气相形式参与反应。


热丝CVD的基本化学反应为加热分解化合物(化学键断裂),及光分解(利用辐射能使化合物化学键断裂)。灯丝(钨丝或钽丝)通电后加热到2000摄氏度,气体(氢气,甲烷)传输至灯丝处,分解形成碳氢活性集团,黏附扩散至样片附近,当样品温度在600-1000摄氏度时,碳氢活性集团发生反应形成晶核,晶核形成岛状物,岛状物形成连续膜层,反应副产物脱离样片表面,流出生长室。



  • 高密度等离子体化学气相淀积
HDP-CVD 是一种利用电感耦合等离子体 (ICP) 源的化学气相沉积设备,是一种越来越受欢迎的等离子体沉积设备。HDP-CVD(也称为ICP-CVD)能够在较低的沉积温度下产生比传统PECVD设备更高的等离子体密度和质量。此外,HDP-CVD 提供几乎独立的离子通量和能量控制,提高了沟槽或孔填充能力。但是,HDP-CVD 配置的另一个显著优势是,它可以转换为用于等离子体刻蚀的 ICP-RIE。在预算或系统占用空间受限时,优势明显。


听起来可能很奇怪。但是这两种类型的工艺确实可以在同一个系统中运行。虽然存在一些内部差异,例如额外的气体入口,但两种设备的核心结构几乎完全相同。

在HDP CVD工艺问世之前,大多数芯片厂普遍采用PECVD进行绝缘介质的填充。这种工艺对于大于0.8微米的间隔具有良好的填孔效果,然而对于小于0.8微米的间隙,PECVD工艺一步填充具有高的深宽比的间隔时会在间隔中部产生夹断和空洞。在探索如何同时满足高深宽比间隙的填充和控制成本的过程中诞生了HDP CVD工艺,它的突破创新之处在于,在同一个反应腔中同步地进行沉积和刻蚀工艺。

  • 微波等离子化学气相沉积
微波等离子化学气相沉积技术(MPCVD)适合制备面积大、均匀性好、纯度高、结晶形态好的高质量硬质薄膜和晶体。MPCVD是制备大尺寸单晶金刚石有效手段之一。该方法利用电磁波能量来激发反应气体。由于是无极放电,等离子体纯净,同时微波的放电区集中而不扩展,能激活产生各种原子基团如原子氢等,产生的离子的最大动能低,不会腐蚀已生成的金刚石。

通过对MPCVD沉积反应室结构的结构调整,可以在沉积腔中产生大面积而又稳定的等离子体球,因而有利于大面积、均匀地沉积金刚石膜,这一点又是火焰法所难以达到的,因而微波等离子体法制备金刚石膜的优越性在所有制备法中显得十分的突出。

  • 微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积
在MPCVD中为了进一步提高等离子体密度,又出现了电子回旋共振MPCVD(Electron Cyclotron Resonance CVD,简称ECR-MPCVD)。由于微波CVD在制备金刚石膜中的独有优势,使得研究人员普遍使用该方法制备金刚石膜,通过大量的研究,不仅在MPCVD制备金刚石膜的机理上取得了显著的成果,而且用CVD法制备的金刚石膜也广泛的用于工具、热沉、光学、高温电子等领域的工业研究与应用。

  • 超高真空化学气相沉积
超高真空化学气相沉积(UHV/CVD)是制备优质亚微米晶体薄膜、纳米结构材料、研制硅基高速高频器件和纳电子器件的关键的先进薄膜技术。

超高真空化学气相沉积技术发展于20世纪80年代末,是指在低于10-6 Pa (10-8 Torr) 的超高真空反应器中进行的化学气相沉积过程,特别适合于在化学活性高的衬底表面沉积单晶薄膜。石墨烯就是可以通过UHV/CVD生产的材料之一。与传统的气相外延不同,UHV/CVD技术采用低压和低温生长,能够有效地减少掺杂源的固态扩散,抑制外延薄膜的三维生长。UHV/CVD系统反应器的超高真空避免了Si衬底表面的氧化,并有效地减少了反应气体所产生的杂质掺入到生长的薄膜中。

在超高真空条件下,反应气分子能够直接传输到衬底表面,不存在反应气体的扩散及分子间的复杂相互作用,沉积过程主要取决于气-固界面的反应。传统的气相外延中,气相前驱物通过边界层向衬底表面的扩散决定了外延薄膜的生长速率。超高真空使得气相前驱物分子直接冲击衬底表面,薄膜的生长主要由表面的化学反应控制。因此,在支撑座上的所有基片(衬底)表面的气相前驱物硅烷或锗烷分子流量都是相同的,这使得同时在多基片上实现外延生长成为可能。

  • 低压化学气相沉积
低压化学气相沉积法(Low-pressure CVD,LPCVD)的设计就是将反应气体在反应器内进行沉积反应时的操作压力,降低到大约133Pa以下的一种CVD反应。LPCVD压强下降到约133Pa以下,与此相应,分子的自由程与气体扩散系数增大,使气态反应物和副产物的质量传输速率加快,形成薄膜的反应速率增加,即使平行垂直放置片子片子的片距减小到5~10mm,质量传输限制同片子表面化学反应速率相比仍可不予考虑,这就为直立密排装片创造了条件,大大提高了每批装片量。

以LPCVD法来沉积的薄膜,将具备较佳的阶梯覆盖能力,很好的组成成份和结构控制、很高的沉积速率及输出量。再者LPCVD并不需要载子气体,因此大大降低了颗粒污染源,被广泛地应用在高附加价值的半导体产业中,用以作薄膜的沉积。LPCVD广泛用于二氧化硅(LTO TEOS)、氮化硅(低应力)(Si3N4)、多晶硅(LP-POLY)、磷硅玻璃(BSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)、掺杂多晶硅、石墨烯、碳纳米管等多种薄膜。

  • 热化学气相沉积
热化学气相沉积(TCVD)是指利用高温激活化学反应进行气相生长的方法。广泛应用的TCVD技术如金属有机化学气相沉积、氯化物化学气相沉积、氢化物化学气相沉积等均属于热化学气相沉积的范围。热化学气相沉积按其化学反应形式可分成几大类:

(1)化学输运法:构成薄膜物质在源区与另一种固体或液体物质反应生成气体.然后输运到一定温度下的生长区,通过相反的热反应生成所需材料,正反应为输运过程的热反应,逆反应为晶体生长过程的热反应。

(2)热解法:将含有构成薄膜元素的某种易挥发物质,输运到生长区,通过热分解反应生成所需物质,它的生长温度为1000-1050摄氏度。

(3)合成反应法:几种气体物质在生长区内反应生成所生长物质的过程,上述三种方法中,化学输运法一般用于块状晶体生长,分解反应法通常用于薄膜材料生长,合成反应法则两种情况都用。热化学气相沉积应用于半导体材料,如Si,GaAs,InP等各种氧化物和其它材料。

  • 高温化学气相沉积
高温化学气相沉积是碳化硅晶体生长的重要方法。HTCVD生长碳化硅晶体是在密闭的反应器中,外部加热使反应室保持所需要的反应温度(2000℃~2300℃)。高温化学气相沉积是在衬底材料表面上产生的组合反应,是一种化学反应。它涉及热力学、气体输送及膜层生长等方面的问题,根据反应气体、排出气体分析和光谱分析,其过程一般分为以下几步:混合反应气体到达衬底材料表面;反应气体在高温分解并在衬底材料表面上产生化学反应生成固态晶体膜;固体生成物在衬底表面脱离移开,不断地通入反应气体,晶体膜层材料不断生长。

  • 中温化学气相沉积
MTCVD硬质涂层工艺技术,在20世纪80年代中期就已问世,但在当时并没有引起人们的重视,直到20世纪90年代中期,世界上主要硬质合金工具生产公司,利用HTCVD和MTCVD技术相结合,研究开发出新型的超级硬质合金涂层材料,有效地解决了在高速、高效切削、合金钢重切削、干切削等机械加工领域中,刀具使用寿命低的难高强度题才引起广泛的重视。目前,已在涂层硬质合金刀具行业投入生产应用,效果十分显著。

MTCVD技术沉积工艺如下。沉积温度:700~ 900℃;沉积反应压力:2X103~2X104Pa;主要反应气体配比:CH3CN:TiCl4:H2=0.01:0.02:1;沉积时间:1一4h。

  • 金属有机化合物化学气相沉积
MOCVD是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。MOCVD是以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有机化合物和V、Ⅵ族元素的氢化物等作为晶体生长源材料,以热分解反应方式在衬底上进行气相外延,生长各种Ⅲ-V主族、Ⅱ-Ⅵ副族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。通常MOCVD系统中的晶体生长都是在常压或低压(10-100Torr)下通H2的冷壁石英(不锈钢)反应室中进行,衬底温度为500-1200℃,用直流加热石墨基座(衬底基片在石墨基座上方),H2通过温度可控的液体源鼓泡携带金属有机物到生长区。

MOCVD适用范围广泛,几乎可以生长所有化合物及合金半导体,非常适合于生长各种异质结构材料,还可以生长超薄外延层,并能获得很陡的界面过渡,生长易于控制,可以生长纯度很高的材料,外延层大面积均匀性良好,可以进行大规模生产。

  • 激光诱导化学气相沉积
LCVD是利用激光束的光子能量激发和促进化学气相反应的沉积薄膜方法。在光子的作用下,气相中的分子发生分解,原子被激活,在衬底上形成薄膜。这种方法与常规的化学气相沉积(CVD)相比,可以大大降低衬底的温度,防止衬底中杂质分布截面受到破坏,可在不能承受高温的衬底上合成薄膜。与等离子体化学气相沉积方法相比,可以避免高能粒子辐照在薄膜中造成损伤。

根据激光在化学气相沉积过程中所起的作用不同可以将LCVD分为光LCVD和热LCVD,它们的反应机理也不尽相同。光LCVD是利用反应气体分子或催化分子对特定波长的激光共振吸收,反应分子气体收到激光加热被诱导发生离解的化学反应,在合适的制备工艺参数如激光功率、反应室压力与气氛的比例、气体流量以及反应区温度等条件下形成薄膜。光LCVD原理与常规CVD主要不同在于激光参与了源分子的化学分解反应,反应区附近极陡的温度梯度可精确控制,能够制备组分可控、粒度可控的超微粒子。

热LCVD主要利用基体吸收激光的能量后在表面形成一定的温度场,反应气体流经基体表面发生化学反应,从而在基体表面形成薄膜。热LCVD过程是一种急热急冷的成膜过程,基材发生固态相变时,快速加热会造成大量形核,激光辐照后,成膜区快速冷却,过冷度急剧增大,形核密度增大。同时,快速冷却使晶界的迁移率降低,反应时间缩短,可以形成细小的纳米晶粒。

半导体工艺与设备 1、半导体工艺研究、梳理和探讨。 2、半导体设备应用、研发和进展。 3、建华高科半导体设备推广,包括:曝光机、探针台、匀胶机和切片机。 4、四十五所半导体设备推广,包括:湿化学设备、先进封装设备、电子元器件生产设备等。
评论
  • 概述 说明(三)探讨的是比较器一般带有滞回(Hysteresis)功能,为了解决输入信号转换速率不够的问题。前文还提到,即便使能滞回(Hysteresis)功能,还是无法解决SiPM读出测试系统需要解决的问题。本文在说明(三)的基础上,继续探讨为SiPM读出测试系统寻求合适的模拟脉冲检出方案。前四代SiPM使用的高速比较器指标缺陷 由于前端模拟信号属于典型的指数脉冲,所以下降沿转换速率(Slew Rate)过慢,导致比较器检出出现不必要的问题。尽管比较器可以使能滞回(Hysteresis)模块功
    coyoo 2024-12-03 12:20 171浏览
  • 11-29学习笔记11-29学习笔记习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-02 23:58 96浏览
  • 当前,智能汽车产业迎来重大变局,随着人工智能、5G、大数据等新一代信息技术的迅猛发展,智能网联汽车正呈现强劲发展势头。11月26日,在2024紫光展锐全球合作伙伴大会汽车电子生态论坛上,紫光展锐与上汽海外出行联合发布搭载紫光展锐A7870的上汽海外MG量产车型,并发布A7710系列UWB数字钥匙解决方案平台,可应用于数字钥匙、活体检测、脚踢雷达、自动泊车等多种智能汽车场景。 联合发布量产车型,推动汽车智能化出海紫光展锐与上汽海外出行达成战略合作,联合发布搭载紫光展锐A7870的量产车型
    紫光展锐 2024-12-03 11:38 126浏览
  • 在电子工程领域,高速PCB设计是一项极具挑战性和重要性的工作。随着集成电路的迅猛发展,电路系统的复杂度和运行速度不断提升,对PCB设计的要求也越来越高。在这样的背景下,我有幸阅读了田学军老师所著的《高速PCB设计经验规则应用实践》一书,深感受益匪浅。以下是我从本书中学习到的新知识和经验分享,重点涵盖特殊应用电路的PCB设计、高速PCB设计经验等方面。一、高速PCB设计的基础知识回顾与深化 在阅读本书之前,我对高速PCB设计的基础知识已有一定的了解,但通过阅读,我对这些知识的认识得到了进一步的深
    金玉其中 2024-12-05 10:01 36浏览
  •         温度传感器的精度受哪些因素影响,要先看所用的温度传感器输出哪种信号,不同信号输出的温度传感器影响精度的因素也不同。        现在常用的温度传感器输出信号有以下几种:电阻信号、电流信号、电压信号、数字信号等。以输出电阻信号的温度传感器为例,还细分为正温度系数温度传感器和负温度系数温度传感器,常用的铂电阻PT100/1000温度传感器就是正温度系数,就是说随着温度的升高,输出的电阻值会增大。对于输出
    锦正茂科技 2024-12-03 11:50 146浏览
  • 《高速PCB设计经验规则应用实践》+PCB绘制学习与验证读书首先看目录,我感兴趣的是这一节;作者在书中列举了一条经典规则,然后进行详细分析,通过公式推导图表列举说明了传统的这一规则是受到电容加工特点影响的,在使用了MLCC陶瓷电容后这一条规则已经不再实用了。图书还列举了高速PCB设计需要的专业工具和仿真软件,当然由于篇幅所限,只是介绍了一点点设计步骤;我最感兴趣的部分还是元件布局的经验规则,在这里列举如下:在这里,演示一下,我根据书本知识进行电机驱动的布局:这也算知行合一吧。对于布局书中有一句:
    wuyu2009 2024-11-30 20:30 143浏览
  • 遇到部分串口工具不支持1500000波特率,这时候就需要进行修改,本文以触觉智能RK3562开发板修改系统波特率为115200为例,介绍瑞芯微方案主板Linux修改系统串口波特率教程。温馨提示:瑞芯微方案主板/开发板串口波特率只支持115200或1500000。修改Loader打印波特率查看对应芯片的MINIALL.ini确定要修改的bin文件#查看对应芯片的MINIALL.ini cat rkbin/RKBOOT/RK3562MINIALL.ini修改uart baudrate参数修改以下目
    Industio_触觉智能 2024-12-03 11:28 115浏览
  • TOF多区传感器: ND06   ND06是一款微型多区高集成度ToF测距传感器,其支持24个区域(6 x 4)同步测距,测距范围远达5m,具有测距范围广、精度高、测距稳定等特点。适用于投影仪的无感自动对焦和梯形校正、AIoT、手势识别、智能面板和智能灯具等多种场景。                 如果用ND06进行手势识别,只需要经过三个步骤: 第一步&
    esad0 2024-12-04 11:20 110浏览
  • RDDI-DAP错误通常与调试接口相关,特别是在使用CMSIS-DAP协议进行嵌入式系统开发时。以下是一些可能的原因和解决方法: 1. 硬件连接问题:     检查调试器(如ST-Link)与目标板之间的连接是否牢固。     确保所有必要的引脚都已正确连接,没有松动或短路。 2. 电源问题:     确保目标板和调试器都有足够的电源供应。     检查电源电压是否符合目标板的规格要求。 3. 固件问题: &n
    丙丁先生 2024-12-01 17:37 114浏览
  • 最近几年,新能源汽车愈发受到消费者的青睐,其销量也是一路走高。据中汽协公布的数据显示,2024年10月,新能源汽车产销分别完成146.3万辆和143万辆,同比分别增长48%和49.6%。而结合各家新能源车企所公布的销量数据来看,比亚迪再度夺得了销冠宝座,其10月新能源汽车销量达到了502657辆,同比增长66.53%。众所周知,比亚迪是新能源汽车领域的重要参与者,其一举一动向来为外界所关注。日前,比亚迪汽车旗下品牌方程豹汽车推出了新车方程豹豹8,该款车型一上市就迅速吸引了消费者的目光,成为SUV
    刘旷 2024-12-02 09:32 143浏览
  • 作为优秀工程师的你,已身经百战、阅板无数!请先醒醒,新的项目来了,这是一个既要、又要、还要的产品需求,ARM核心板中一个处理器怎么能实现这么丰富的外围接口?踌躇之际,你偶阅此文。于是,“潘多拉”的魔盒打开了!没错,USB资源就是你打开新世界得钥匙,它能做哪些扩展呢?1.1  USB扩网口通用ARM处理器大多带两路网口,如果项目中有多路网路接口的需求,一般会选择在主板外部加交换机/路由器。当然,出于成本考虑,也可以将Switch芯片集成到ARM核心板或底板上,如KSZ9897、
    万象奥科 2024-12-03 10:24 99浏览
  • 戴上XR眼镜去“追龙”是种什么体验?2024年11月30日,由上海自然博物馆(上海科技馆分馆)与三湘印象联合出品、三湘印象旗下观印象艺术发展有限公司(下简称“观印象”)承制的《又见恐龙》XR嘉年华在上海自然博物馆重磅开幕。该体验项目将于12月1日正式对公众开放,持续至2025年3月30日。双向奔赴,恐龙IP撞上元宇宙不久前,上海市经济和信息化委员会等部门联合印发了《上海市超高清视听产业发展行动方案》,特别提到“支持博物馆、主题乐园等场所推动超高清视听技术应用,丰富线下文旅消费体验”。作为上海自然
    电子与消费 2024-11-30 22:03 109浏览
  • 学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&
    youyeye 2024-11-30 14:30 85浏览
  • 光伏逆变器是一种高效的能量转换设备,它能够将光伏太阳能板(PV)产生的不稳定的直流电压转换成与市电频率同步的交流电。这种转换后的电能不仅可以回馈至商用输电网络,还能供独立电网系统使用。光伏逆变器在商业光伏储能电站和家庭独立储能系统等应用领域中得到了广泛的应用。光耦合器,以其高速信号传输、出色的共模抑制比以及单向信号传输和光电隔离的特性,在光伏逆变器中扮演着至关重要的角色。它确保了系统的安全隔离、干扰的有效隔离以及通信信号的精准传输。光耦合器的使用不仅提高了系统的稳定性和安全性,而且由于其低功耗的
    晶台光耦 2024-12-02 10:40 144浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦