薄膜沉積

在基片上沉積各種材料的薄膜是微納加工的重要手段之一，主要方法有化學(xué)氣相沉積、蒸發(fā)、濺射等。平臺現(xiàn)有多臺薄膜沉積設(shè)備，包括：沉積介質(zhì)薄膜的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)（PECVD）和低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD）爐管；沉積金屬、磁性材料和化合物等多樣材料的電子束蒸發(fā)鍍膜設(shè)備和多靶磁控濺射鍍膜系統(tǒng)。

薄膜沉積厚度范圍從納米級到微米級。

物liqi相沉積（PVD）是指在真空狀態(tài)下，加熱源材料，使原子或分子從源材料表面逸出從而在襯底上生長薄膜的方法。物liqi相沉積的主要方法有，真空電子束或電阻蒸鍍、濺射鍍膜、電弧等離子體鍍、離子鍍膜，及分子束外延等。AEMD的電子束蒸發(fā)系統(tǒng)和濺射系統(tǒng)都屬于物**相沉積。

化學(xué)氣相沉積（CVD）是使氣態(tài)物質(zhì)在固體的表面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并在該表面上沉積，形成穩(wěn)定的固態(tài)薄膜的過程。主要分為四個(gè)重要的階段：1、反應(yīng)氣體向基體表面擴(kuò)散；2、反應(yīng)氣體吸附于基體表面；3、在基體表面上產(chǎn)生的氣相副產(chǎn)物脫離表面；4、留下的反應(yīng)物形成覆層。采用等離子和激光輔助等技術(shù)可以顯著地促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，使沉積可在較低的溫度下進(jìn)行。

原子層沉積（ALD）是一種可以將物質(zhì)以單原子膜形式一層一層的鍍在基底表面的方法。原子層沉積與普通的化學(xué)沉積有相似之處。但在原子層沉積過程中，新一層原子膜的化學(xué)反應(yīng)是直接與之前一層相關(guān)聯(lián)的，使這種方式每次反應(yīng)只沉積一層原子。

表1.各種薄膜沉積方式的優(yōu)劣對比

項(xiàng)目	原子層沉積(ALD)	物liqi相沉積(PVD)	化學(xué)氣相沉積(CVD)	低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD爐管）
沉積原理	表面反應(yīng)-沉積	蒸發(fā)-凝固	氣相反應(yīng)-沉積	低壓化學(xué)氣相沉積（爐管式）
沉積過程	層狀生長	形核長大	形核長大	形核長大
臺階覆蓋力	優(yōu)良	一般	好	好
沉積速率	慢	快	快	較慢
沉積溫度	低	低	高	更高
沉積層均勻性	youxiu	一般	較好	更好
厚度控制	反應(yīng)循環(huán)數(shù)	沉積時(shí)間	沉積時(shí)間，氣相分壓	沉積時(shí)間，氣體比
成分	均勻雜質(zhì)少	無雜質(zhì)	易含雜質(zhì)	無雜質(zhì)

表2. 薄膜沉積設(shè)備概況

沉積材料	薄膜沉積設(shè)備	特點(diǎn)	工藝溫度
氧化硅 氮化硅 氮氧化硅	等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)	PECVD， 高溫	300-400℃
	電感耦合等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備	ICPCVD， 低溫沉積二氧化硅，氮化硅薄膜	<70℃或<300℃
	電子束蒸發(fā)鍍膜設(shè)備（E-Gun）	可實(shí)現(xiàn)+/-45度的斜角蒸發(fā)。	RT-200℃
	多靶磁控濺射鍍膜系統(tǒng)	氧化硅 可實(shí)現(xiàn)原位基片清洗、多層復(fù)合薄膜、多靶共濺復(fù)合薄膜沉積；	RT-60℃
	等離子體增強(qiáng)原子層沉積設(shè)備	沉積多種超薄高保形性、高臺階覆蓋能力的介質(zhì)薄膜材料，如金屬氧化物，厚度可實(shí)現(xiàn)原子層的控制（1 atom-layer/cycle）。	室溫?500°C
	臥式氧化擴(kuò)散爐管（WDFSOXD03）	1. 高品質(zhì)氧化硅的干氧氧化； 2. 超厚氧化硅的濕氧氧化。	1100℃
	臥式低壓化學(xué)氣相沉積爐管（WDFSLPF02）	1. 高品質(zhì)氮化硅（Si3N4)薄膜沉積； 2. 高品質(zhì)低應(yīng)力氮化硅（Si3N4)薄膜沉積； 3. 氮氧化硅薄膜沉積。	750℃
金屬薄膜	電子束蒸發(fā)鍍膜設(shè)備（E-Gun）	可實(shí)現(xiàn)+/-45度的斜角蒸發(fā)。	22℃-200℃
	多靶磁控濺射鍍膜系統(tǒng)	1. 多種金屬 2. 可實(shí)現(xiàn)原位基片清洗、多層復(fù)合薄膜、多靶共濺復(fù)合薄膜沉積； 3. 原位基片加熱（250℃）。	22℃—60℃
	超高真空濺射系統(tǒng)	磁性材料濺射需與平臺聯(lián)系確認(rèn)。	烘烤溫度≤300℃
	離子束濺射系統(tǒng)	1. 沉積各類金屬薄膜； 2. 磁性材料沉積需與平臺聯(lián)系確認(rèn)。	靶面溫度≤100℃, 臺面溫度5℃－25℃
	電子束蒸發(fā)系統(tǒng)	蒸鍍鋁、銅、銀、鉭等薄膜，	烘烤溫度≤300℃
	器件實(shí)驗(yàn)制備系統(tǒng)	金屬Al的蒸鍍	烘烤溫度≤200℃
非晶硅 多晶硅	等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)	非晶硅沉積	300-400℃
	臥式低壓化學(xué)氣相沉積爐管（WDFSLPF01）	1. 高品質(zhì)非晶硅或多晶硅沉積； 2. 非晶硅及多晶硅沉積時(shí)的同步N型摻雜。	530℃
金屬氧化物 金屬氮化物 氧化物半導(dǎo)體薄膜	多靶磁控濺射鍍膜系統(tǒng)	1. 可實(shí)現(xiàn)原位基片清洗、多層復(fù)合薄膜、多靶共濺復(fù)合薄膜沉積； 2. 原位金屬氧化與氮化薄膜沉積； 3. 原位基片加熱（250℃）。	22℃—60℃
	等離子體增強(qiáng)原子層沉積設(shè)備	沉積多種超薄高保形性、高臺階覆蓋能力的介質(zhì)薄膜材料，厚度可實(shí)現(xiàn)原子層的控制（1 atom-layer/cycle）。沉積較慢，厚膜需要較長時(shí)間。	室溫?500°C
	全自動多靶濺鍍系統(tǒng)	以氧化物半導(dǎo)體薄膜為主	基板加熱系統(tǒng):≤300℃

表3. 金屬薄膜沉積能力概況

Au

Al

Cu

Ni

Cr

Pt

Sn

Ge

Ti

Ta

Mo

W

Ag

Pd

等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)

電感耦合等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備

電子束蒸發(fā)鍍膜設(shè)備

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多靶磁控濺射鍍膜系統(tǒng)

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等離子增強(qiáng)原子層沉積設(shè)備

超高真空濺射機(jī)

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離子束濺射系統(tǒng)

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全自動多靶磁控濺射儀

電子束蒸發(fā)系統(tǒng)

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器件實(shí)驗(yàn)制備系統(tǒng)

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