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各种溅射工艺的对比
点击量:209 日期:2023-08-02 编辑:硅时代
1. 直流溅射DCPVD:靶材只能是导体,主要用于沉积金属栅。DCPVD是利用电场加速带电离子,使离子和靶材表面原子碰撞,将后者溅射出来射向衬底,从而实现薄膜的沉积。使用DCPVD溅射绝缘材料时会导致正电荷在靶材表面积累,靶材的负电性减弱直至消失,导致溅射终止,因此不适用绝缘材料沉积,解决该问题的办法是使用RFPVD或者CVD;另外,DCPVD启辉电压高,电子对衬底的轰击强,解决该问题的办法是使用磁控溅射PVD。
2.射频溅射RFPVD:适合各种金属和非金属材料。RFCVD采用射频电源作为激励源,轰击出的靶材原子动能较DCPVD更小,因此既可以沉积金属也可以沉积非金属材料,但由于台阶覆盖率能力不如CVD,一般多用CVD沉积绝缘材料;RFPVD在改变薄膜特性和控制粒子沉积对衬底损伤方面有独特优势,因此可以用来配合直流磁控PVD使用,来降低DCPVD对圆片上的器件的损伤。
在实际应用中,RFPVD主要沉积金属栅或者配合磁控溅射PVD使用来降低器件损伤。
3.磁控溅射PVD:在当前金属薄膜PVD中处于主导地位,是对平面型DCPVD的改进。磁控溅射是一种在靶材背面添加磁体的PVD方式,利用溅射源在腔室内形成交互的电磁场,延长电子的运动路径进而提高等离子体的浓度,最终实现更多的沉积。磁控PVD等离子体浓度更高,可以实现极佳的沉积效率、大尺寸范围的沉积厚度控制、精确的成分控制等,在当前金属薄膜PVD中处于主导地位。
磁控溅射PVD主要用于Al金属籽晶层、TiN金属硬掩膜。磁控溅射PVD中的磁控DCPVD是应用最广泛的沉积方式,特别是对于平面薄膜的沉积,比如Al互连的金属层,但在Cu互连(CuBs)中应用减少,32nm以下的TiN硬掩膜又开启了这类技术的新应用。
4.离子化PVD(Ionized-PVD):为满足高深宽比通孔和狭窄沟道的填充能力,而对磁控DCPVD做出的改进。传统PVD无法控制粒子的沉积方向,在孔隙深宽比增加时,底部的覆盖率较低,同时顶部拐角处形成最薄弱的覆盖。离子化PVD为解决这一问题而出现,是对磁控溅射DCPVD的改进,可以控制金属离子的方向和能量,以获得稳定的定向金属离子流,从而提高对高深宽比通孔和狭窄沟道的台阶底部的覆盖能力。
离子化PVD主要用于Al的阻挡层、CuBs中的阻挡层和籽晶层,也可以和金属CVD结合用于沉积钨栓塞中的Ti粘附层。