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PCVD技术与TCVD技术相比
日期:2022-04-29 13:46:45浏览:0

PCVD技术与TCVD技术相比,具有以下特征。


(1)可以在更低的温度下成膜。如沉积 TiC、Ti(CN)、TiN 和 SizN的反应温度可分别在700K、550K、520K 和530K下进行,而用常规化学气相沉积则分别要在1200K、1000K、900K 和1200K 以上。PCVD 之所以能够在较低温度下进行,是因为在等离子体化学气相沉积的情况下,不是靠气体的温度使气体激发、离解,而是等离子体中的电子的能量。大多数 PCVD 都是使用非平衡等离子体,电子温度很高,而气体温度较低,甚至可以接近室温。在辉光放电的范围,所形成的等离子体的电子温度在1~10eV,足以打断气体原子间的化学键,实现气体的激发和离解,形成具有很高化学活性的离子和各种化学基团(原子团)。降低化学气相沉积反应的温度在技术应用上具有十分重要的意义,很多衬底材料,如铝或有机聚合物,如温度过高,前者就会熔化而后者可能分解或变质、脱气。有些金属和合金,在温度较高时则可能发生相变,结构变化所引起的体积变化造成的应力可能使膜层开裂或剥落。在半导体工艺中所用的掺杂元素,如硼和磷,在温度超过800℃时就会发生显著的扩散,使器件的性能变坏。采用等离子体可以很容易地在这些掺杂的衬底上沉积各种膜层。


(2)可以大大减小由于薄膜和衬底热膨胀系数不匹配所造成的内应力。


(3)即使对于采用热过程难以成膜的反应速率*慢的物质,也可以采用PCVD技术在一定的沉积速率下成膜。这是因为在多数 PCVD的情况下(辉光dx放电)所用的压力较低,增强了反应气体和生成气体产物穿过边界层在平流层和衬底表面之间的质量输运,而且使膜厚均匀性也得到改善。低沉积温度有利于得到非晶态和微晶薄膜,而非晶态或微晶薄膜往往具有独特的优异性能。此外,对于热分解温度不同的物质,也可以按不同的组成比合成。


PCVD也有不足之处。其一是在等离子体中,电子的能量分布范围很宽,除电子碰撞外,在离子碰撞作用和放电时产生的射线的作用下也可产生新粒子,因此PCVD 反应未必是选择性的,很可能同时存在几种化学反应,使反应产物控制变得困难,反应机理也往往难于解释。因此,采用 PCVD 难于得到纯净的物质。由于沉积温度较低,反应产生的副产物气体和其他气体的解吸进行不彻底,往往残留在沉积的薄膜中(特别是氢)。而在化合物(如碳化物、氮化物、氧化物、硅化物等)沉积的情况下,很难保证准确的化学计量比。一般情况下,这是不利的,将改变其物理、化学性质,降低抗腐蚀性和抗辐射能力。其二,PCVD往往倾向于在薄膜中造成压应力。对于在半导体工艺中应用的超薄膜来讲,应力还不至于造成太大的问题。对冶金涂层来讲,压应力有时反而是有利的。但涂层较厚时应力有可能造成涂层的开裂和剥落。PCVD另一缺点是对某些脆弱衬底,如半导体工艺中用的Ⅲ-V族和Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料,容易造成离子轰击损伤(特别是当离子能量超过20eV 时)。此外,等离子体可能和沉积中的涂层表面有强烈的作用,这意味着薄膜沉积速率及薄膜的性质依赖于等离子体的均匀性。*后,PCVD装置一般来讲较复杂,价格也较高。


总的说来,PCVD 的优越性是主要的,现在正获得越来越广泛的应用。