• PVD与CVD性能比较


    PVDCVD性能比较
    CVD定义:
    通过气态物质的化学反应在衬底上淀积一层薄膜材料的过程。
    CVD
    技术特点:
    具有淀积温度低、薄膜成分和厚度易于控制、均匀性和重复性好、台阶覆盖优良、适用范围广、设备简单等一系列优点。
    CVD
    方法几乎可以淀积集成电路工艺中所需要的各种薄膜,例如掺杂或不掺杂的SiO2、多晶硅、非晶硅、氮化硅、金属(钨、钼)等。

    影响台阶覆盖性的关键在于气相沉积技术的“绕镀性”。

    气相沉积技术按照其原理可以分为化学气相沉积(CVD, Chemical Vapor Deposition)和物理气相沉积(PVD, Physical Vapor Deposition)。

    CVD相对于PVD,有什么优点?
    跟材料特性相关的性质——结晶性和理想配比都比较好
    薄膜成分和膜厚容易控制
    *
    淀积温度低
    *
    台阶覆盖性好(step coverage)

    化学气相淀积系统
    气态源或液态源
    气体输入管道
    气体流量控制系统
    反应室
    基座加热及控制系统
    温度控制及测量系统
    减压系统(LPCVDPECVD)

    CVD系统的分类
    常压化学气相淀积(APCVD)
    低压化学气相淀积(LPCVD)
    等离子增强化学气相淀积(PECVD)

    化学气相沉积(CVD)

    CVD 是利用等离子体激励、加热等方法,使反应物质在一定温度和气态条件下,发生化学反应并以生成的固态物质,沉积在适当位置的基体表面,进而制得的固态薄膜或涂层的工艺技术。

    优点: CVD 可以在真空低的条件下沉积涂层,各种氮化物、碳化物、氧化物、硼化物、硅化物涂层的制备,可在低于其熔点,或分解温度的沉积温度下进行,设备简单,同一种膜的制备可选用不同的化学反应,灵活性比较大,即反应原料的成分,不仅可以调节和改变,又能控制涂层的特性和成分。因为绕镀性好,适合用于形状复杂的零件和沉积内壁、内孔等的镀膜

    缺点: 工艺温度高在应用上受到限制,针对局部表面沉积涂层时,没有 PVD 技术方便,沉积速率不是很高,比溅射镀膜还要低,镀膜后需真空热处理。制备的涂层表面粗糙,需要采取措施解决环境污染问题。

    物理气相沉积(PVD)

    PVD 是一种利用溅射,或蒸发等之类的物理气相方法,在真空环境中的衬底上凝聚,形成涂层的过程。目前,PVD 的主要方法有溅射镀膜、真空蒸发镀膜、电弧、空心阴极、活性反应等离子体镀膜。

    优点: PVD 技术制备出的薄膜具有硬度和强度高、热稳定性好、耐磨性好、化学性能稳定、摩擦系数低、组织结构致密等优点。与 CVD 相比低温沉积且薄膜内部的压应力状态,对硬质合金精密复杂刀具的涂层更为适合。PVD 工艺无污染,可实现绿色化制造。PVD 涂层技术,不仅广泛用于各种切削加工刀具、钻头等的涂层处理,而且,涂层成分也由单层涂层、多元涂层发展到多元复合涂层。

    缺点: PVD 技术制备涂层薄膜要求基体的清洁度高,由于绕镀性差,使得覆盖台阶、复杂零件等的能力差,工艺重复性不好且加工成本高

    利用某种物理过程,例如蒸发或者溅射现象实现物质的转移,即原子或分子由源转移到衬底表面上,并淀积成薄膜。
    PVD
    基本方法
    蒸发(Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体)
    溅射

    蒸发
    在真空系统中加热蒸发源,使原子获得足够的能量,可以脱离金属表面的束缚成为蒸汽原子,淀积在晶片上。
    溅射
    真空系统中充入惰性气体,在高压电场作用下,气体放电形成的离子被强电场加速,轰击靶材料,使靶原子逸出并被溅射到晶片上。

    PVD的发展:
    蒸发
    蒸发优点:
    较高的淀积速率
    薄膜纯度高,厚度控制精确
    生长机理简单
    蒸发缺点:
    台阶覆盖能力差
    工艺重复性不好
    淀积多元化合金薄膜时,组分难以控制

    溅射
    溅射优点:
    淀积薄膜与衬底附着性好
    淀积多元化合金薄膜时组分容易控制
    较高的薄膜溅射质量
    高纯靶材
    高纯气体

     

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