化學氣相沉積法在金屬材料方面的使用

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化學氣相沉積法生產(chǎn)金屬銥高溫涂層從20世紀80年代起，NASA 開始嘗試使用金屬有機化合物化學氣相沉積法制取出使用錸基銥作為涂層的復合噴管，并獲得了成功，這時化學氣相沉積法在生產(chǎn)金屬涂層領域才有了一定程度上的突破。

NASA 使用了C15H21IrO6作為制取銥涂層的材料，并利用 C15H21IrO6的熱分解反應進行沉積。銥的沉積速度很快，可以達到3~20μm/h。 沉積厚度也達到了50μm，C15H21IrO6的制取效率達 70%以上。

化學氣相沉積的過程介紹

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具體說來，基于輝光放電方法的PECVD技術(shù)，能夠使得反應氣體在外界電磁場的激勵下實現(xiàn)電離形成等離子體。在輝光放電的等離子體中，電子經(jīng)外電場加速后，其動能通?？蛇_10eV左右，甚至更高，足以破壞反應氣體分子的化學鍵，因此，通過高能電子和反應氣體分子的非彈性碰撞，就會使氣體分子電離（離化）或者使其分解，產(chǎn)生中性原子和分子生成物。在輝光放電的等離子體中，電子經(jīng)外電場加速后，其動能通常可達10eV左右，甚至更高，足以破壞反應氣體分子的化學鍵，因此，通過高能電子和反應氣體分子的非彈性碰撞，就會使氣體分子電離（離化）或者使其分解，產(chǎn)生中性原子和分子生成物。正離子受到離子層加速電場的加速與上電極碰撞，放置襯底的下電極附近也存在有一較小的離子層電場，所以襯底也受到某種程度的離子轟擊。因而分解產(chǎn)生的中性物依擴散到達管壁和襯底。這些粒子和基團（這里把化學上是活性的中性原子和分子物都稱之為基團）在漂移和擴散的過程中，由于平均自由程很短，所以都會發(fā)生離子-分子反應和基團-分子反應等過程。到達襯底并被吸附的化學活性物（主要是基團）的化學性質(zhì)都很活潑，由它們之間的相互反應從而形成薄膜。

ICP刻蝕機的結(jié)構(gòu)

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ICP設備主要包括預真空室、刻蝕腔、供氣系統(tǒng)和真空系統(tǒng)四部分。

（1）預真空室預真空室的作用是確?？涛g腔內(nèi)維持在設定的真空度，不受外界環(huán)境（如：粉塵、水汽）的影響，將危險性氣體與潔凈廠房隔離開來。它由蓋板、機械手、傳動機構(gòu)、隔離門等組成。

（2）刻蝕腔體刻蝕腔體是ICP 刻蝕設備的核心結(jié)構(gòu)，它對刻蝕速率、刻蝕的垂直度以及粗糙度都有直接的影響?？涛g腔的主要組成有：上電極、ICP 射頻單元、RF 射頻單元、下電極系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)等組成。

（3）供氣系統(tǒng)供氣系統(tǒng)是向刻蝕腔體輸送各種刻蝕氣體，通過壓力控制器（PC）和質(zhì)量流量控制器（MFC）準確的控制氣體的流速和流量。氣體供應系統(tǒng)由氣源瓶、氣體輸送管道、控制系統(tǒng)、混合單元等組成。

（4）真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)有兩套，分別用于預真空室和刻蝕腔體。預真空室由機械泵單獨抽真空，只有在預真空室真空度達到設定值時，才能打開隔離門，進行傳送片。刻蝕腔體的真空由機械泵和分子泵共同提供，刻蝕腔體反應生成的氣體也由真空系統(tǒng)排空。

ICP刻蝕機的檢測技術(shù)

預報式檢測

隨著主流半導體工藝技術(shù)由0.18 μm 逐漸轉(zhuǎn)移到0.13 μm工藝，以及較新的90 nm 工藝成功研發(fā)及投入使用。半導體器件的特征尺寸進一步減小，柵氧層的厚度越來越薄。6x10-4Pa(經(jīng)烘烤除氣后，采用FF160/600分子泵抽氣)。90 nm工藝中，柵氧層的厚度僅為1.2 nm。如果等離子體刻蝕工藝控制不好， 則非常容易出現(xiàn)柵氧層的損傷；同時， 所使用的晶片尺寸增至300mm， 暴露在等離子體轟擊下的被刻蝕面積不斷縮小，所檢測到的終點信號的強度下降，信號的信噪比降低。所有這些因素都對終點檢測技術(shù)本身及其測量結(jié)果的可靠性提出了更加嚴格的要求。在0.18 μm工藝時，使用單一的OES檢測手段就可滿足工藝需求;進入0.13 μm 工藝后，就必須結(jié)合使用OES 及IEP 兩種檢測手段。由于IEP技術(shù)可以在刻蝕終點到達之前進行預報，因而被稱為預報式終點檢測技術(shù)。

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