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PVD与CVD性能比较

admin 人造钻石 2021年09月13日

  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。

  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(LPCVD和PECVD)

  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)

  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。

  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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