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等离子体增强化学气相沉积(PECVD)


   生长 AIGaAs时,使用三甲基镓或三乙烷基镓用以提供镓,三甲基铝用以提供铝,氢化砷用以提供砷。二乙基锌做P型掺杂用,利用氢气作为载体,加温方式采用辐射或感应加热砷化镓衬底。

MOCVD也可以用来制造铁电介质层。MOCVD经常使用液体源材料,源材料的输入控制通过流量计进行。液体源材料的使用避免了蒸气压对流对源材料输入质量的影响。源材料不需要加温,因此化学特性不会发生变化。液体源输入后仍然需要进行蒸气化处理,所以要使用加热气化装置进行对液体源的气化。在高真空工艺腔室,在液体专用的注入口要采用假装口孔的方式来抑制液体源在流量控制器内的沸腾。

   因为MOCVD生长使用的液体源通常是易燃、易爆且毒性很大的物质,并且要生长多组分、大面积、薄层和超薄层异质材料,因此在MOCVD系统的设计思想上,通常要考虑系统密封性,流量、温度控制要精确,组分变换要迅速,系统要紧凑等。

        MOCVD的优点是这种工艺的适用范围广泛,几乎可以生长所有化合物及合金半导体:非常适用于生长各种异质结构材料;可以生长超薄外延层,并能获得很陡的界面过渡:生长易于控制且可以生长纯度很高的材料:外延层大面积均匀性良好:可以在大规模生产中应用。

   电子回旋共振(ElectronCyclotronResonanceECR)ECRCVD系统是利用微波作为电源供应,产生大量的电子,经波导管配以磁线圈用来产生高密度的等离子体ECRCVD要求的真空度远远高于PECVD系统,但是功率却比PECVD系统低。因为ECRCVD系统的离子能量低,可以用这种系统加工高品质、低缺陷密度的薄膜,而且ECRCVD系统的沉积速率也远大于PECVD系统。ECRCVD系统的吸引力在于不需要利用加热来产生电子束,因此,等离子体的电位较低,所以由等离子体对反应腔室壁产生的溅射几乎可以忽略不计,电离度高,在低压下就可以分解气体为离子,能量损失小,对活性及腐蚀性气体源的需求工艺具有很大的竞争力,而且在工艺操作时的稳定性也很强。 

        ECRCVD系统还有很多问题存在,如沉积薄膜的均性不好、高能离子对衬底表面的损伤等,所以目前还不能用于大规模量产。但是可以预见,随着科学技术的不断发展,ECRCVD应用于量产也是指日可待的。图所示为一个ECRCVD系统的示意图。


ECRCVD系统的示意图


   光引发的化学气相沉积(PHotOCVDPHCVD)适合极低温的沉积薄膜工艺PHCVD利用高能量、高强度的光子来加热衬底表面并激活气相反应物。利用汞蒸气在室温下就可以发生反应,所生产的薄膜缺陷密度低。利用红外灯也可以进行反应。这种系统可以沉积二氧化硅、氨化硅和多晶硅的沉积。

   超高真空 CVD(Ultra High VacuumCVDUHVCVD)是使反应腔室内的真空达到10-Torr或以上,使反应气体具有极低的杂质浓度,可以利用这种技术沉积多品硅、多晶锗硅或制作薄膜电晶体TFT(ThinFilmTransistor)和光导体(Photo Conductor)混合激发CVD(HybridCVD)系统利用感应耦合辉光放电管产生等离子体协助直接光分解,并利用光增强CVD系统,可以沉积化硅薄膜。

   其他的一些CVD系统,如太阳能电池所使用的SPRAYPYROLYSISCVD系统和聚焦电子束CVD系统,因为应用得较少并且范围较窄,这里不再详细介绍,希望了解这两种CVD系统的读者可以自行查阅相关资料。








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