解决方案
SOLUTION
时间: 2023-04-18
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化学气相沉积 (CVD)
在这个过程中,基质被放置在一个反应器内,向其提供一些气体。该过程的基本原理是,源气体之间发生化学反应。该反应的产物是一种固体材料,凝结在反应器内的所有表面。
MEMS中最重要的两种CVD技术是低压CVD(LPCVD)和等离子体增强CVD(PECVD)。LPCVD工艺产生的膜层具有良好的厚度均匀性和材料特性。该工艺的主要问题是沉积温度高(高于600℃)和沉积速度相对缓慢。
由于反应器中的等离子体向气体分子提供了额外的能量,PECVD工艺可以在较低的温度下运行(低至300°C)。然而,薄膜的质量往往比在较高温度下运行的工艺要差。其次,大多数PECVD沉积系统一次只能在1至4片晶圆的一侧沉积材料。LPCVD系统每次至少在25个晶圆的两面沉积薄膜。一个典型的LPCVD反应器的示意图如下图所示。
图 1:典型的热壁 LPCVD 反应器。
当你想要一个具有良好台阶覆盖的薄膜时,CVD工艺是理想的选择。用这种技术可以沉积各种材料,然而,由于在加工过程中形成有害的副产品,其中一些材料不太受工厂欢迎。材料的质量因工艺而异,但一个好的经验法则是,较高的工艺温度产生的材料质量较高,缺陷较少。
该过程也称为“电镀”,通常仅限于导电材料。基本上有两种电镀技术:电镀和化学镀。在电镀过程中,基板被放置在液体溶液(电解质)中。当在基板上的导电区域和液体中的对电极(通常是铂)之间施加电势时,会发生化学氧化还原过程,导致在基板上形成一层材料,并且通常会在该处产生一些气体反电极。
在化学镀工艺中,使用了更复杂的化学溶液,其中在与溶液形成足够高的电化学势的任何表面上自发发生沉积。这个过程是可取的,因为它不需要任何外部电势和在处理过程中与衬底的接触。不幸的是,在薄膜厚度和均匀性方面也更难控制。下图显示了典型电镀设置的示意图。
电沉积工艺非常适合制作铜、金和镍等金属薄膜。这些薄膜可以制成从 ~1µm 到 >100µm 的任何厚度。当与外部电势一起使用时,沉积得到最好的控制,但是,当浸入液体浴中时,它需要与基板进行电接触。在任何工艺中,基板表面必须具有导电涂层才能进行沉积。
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