薄膜生长技术是什么(薄膜生长技术总的来说可以分为物理方法和化学方法)
作者: 更新 :2023-02-19

薄膜材料是指薄金属或有机层,厚度在单原子到几毫米之间。电子半导体功能设备和光学涂层是薄膜技术的主要应用。薄膜生长是半导体设备的关键过程之一。薄膜生长技术一般可分为物理和化学方法。常见的薄膜生长技术包括:热氧化、物理气相沉积和化学气相沉积。
介绍
在制造过程中,集成电路必须在晶圆片表面生长几层不同材料和厚度的薄膜,包括导电膜及其绝缘膜,这对集成电路的制造至关重要。薄膜生长技术也可以称为制作薄膜的方法。薄膜生长技术有很多,不同的效果,不同的薄膜生长技术,如热氧化、化学气相沉积和物理气相沉积。
热氧化
但物质与氧发生化学反应形成氧化物的方法都是氧化法,二氧化硅的生长方法有很多,如热氧化、热分解沉积、挥发等。由于热氧法的氧化反应出现在硅-二氧化硅的交界面上,接触过的残留物较少,产生的二氧化硅氧化膜质量较高,热氧法通常用于集成电路中形成氧化膜。热氧化法是指晶圆片与含氧物质(氧、水等)在高温下反应生成二氧化硅膜的方法。根据氧化物的差异,热氧化法主要分为干氧化法、水蒸气氧化法和湿氧化法,其中干氧化法和湿氧化法是非常常用的方法。干氧氧化法采用纯氧作为氧化物。生长氧化膜表面干燥,结构致密,光刻时与光刻胶接触良好,但氧化速度慢。湿氧氧化法的氧化物是高纯水的O2,既有氧又有水蒸气,氧化速度快,但产生的氧化膜质量不如干氧氧化法。在具体的形成环节中,一般采用干湿干结合的氧化方法。
物理气相沉积
物理气相沉积(Physical vapor deposition,PVD)它是一种工业制造工艺,是一种主要利用物理工艺堆积薄膜的技术,即真空涂层(蒸发),常用于钣金、蚀刻件、挤压件、金属喷射成型(MIM)、粉末射出成型(PIM)、机加件、焊件等零件的工艺。
与化学气相沉积相比,物理气相沉积在应用领域很常见,几乎所有材料的薄膜都可以通过物理气相沉积制成,但薄膜厚度的均匀性是物理气相沉积中的一个问题。物理气相沉积的主要方法有:热蒸镀、溅镀、脉冲光堆积等。溅射(sputtering),又称溅镀(sputter deposition/coating),是一种物理气相沉积技术,指固态靶”target”(或源”source”)分子被高能量离子(通常来自等离子体)碰撞,离开固态进入气体物理过程。溅射一般是在充满惰性气体的真空系统中,根据高压电场的作用,促进氩水解,导致氩离子流动,转移目标负极,溅射的目标材料分子或分子沉淀在半导体芯片或玻璃、瓷器上,产生薄膜。
脉冲光堆积(Pulsed Laser Deposition,PLD),又称脉冲激光烧蚀(英语:pulsed laser abalation,PLA)物理气相沉积(英语:Physical Vapor Deposition,PVD)的一种 , 它是一种利用对焦后的大功率脉冲光在真空腔上对靶材进行跃迁,由于激光能量强,靶材气化产生等离子菌团(plasma plume),并沉积在基材上形成薄膜。
涂层可以在高真空、超高真空或进入工作气体的环境中进行(如果氧化物膜想要堆积,通常会进入O2作为工作气体)。
在脉冲光积累过程中,激光能量被靶材吸收后,动能首先引起靶材内部电子跳跃,然后转化为热量,使靶材气化产生等离子体状态。在等离子体云中,包括分子、分子、电子、离子、颗粒、圆球等成分。
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