CVD與PVD的區(qū)別及比較

CVD與PVD的區(qū)別及比較

(一)選材： 化學(xué)蒸鍍－裝飾品、超硬合金、陶瓷 物理蒸鍍－高溫回火之工、模具鋼 (二)蒸鍍溫度、時間及膜厚比較： 化學(xué)蒸鍍－1000℃附近，2~8小時，1~30μm(通常5~10μm)物理蒸鍍－400~600℃，1~3小時，1~10μm (三) 物性比較：化學(xué)蒸鍍皮膜之結(jié)合性良好，較復(fù)雜之形狀及小孔隙都能蒸鍍；唯若用于工、模具鋼，因其蒸鍍溫度高于鋼料之回火溫度，故蒸鍍后需重施予淬火
－回火，不適用于具精密尺寸要求之工、模具。不需強度要求之裝飾品、超硬合金、陶瓷等則無上述顧慮，故能適用。物理蒸鍍皮膜之結(jié)合性較差，且背對金屬蒸發(fā)源之處理組件會產(chǎn)生蒸鍍不良現(xiàn)象；但其蒸鍍溫度可低于工、模具鋼的高溫回火溫度，且其蒸鍍后之變形甚微，故適用于經(jīng)高溫回火之精密工具、模具。
?(4) 半導(dǎo)體制程概要－離子布植 鄭碩賢

4.1前言
在半導(dǎo)體組件工業(yè)中，常在半導(dǎo)體晶體中加入雜質(zhì)以控制帶電載子數(shù)目，來增加導(dǎo)電性。這種加入雜質(zhì)的方法稱為摻入雜質(zhì)(Doping) 。
一般來說，摻入雜質(zhì)的方法有兩種：
?1. 化學(xué)蒸鍍法
?2. 擴散法
?3. 離子布植法

其中1、3兩項在微電子組件工業(yè)中已普遍使用，這兩種方法雖簡易實用，但卻犧牲了完整晶型的要求。如化學(xué)蒸鍍法在較低溫度下進(jìn)行，則蒸鍍層常為非晶質(zhì)或是多晶質(zhì)。離子布植則造成許多表面有許多點缺陷，甚至使表面層變成非晶質(zhì)；因此一般均須經(jīng)一道恢復(fù)完整晶格的退火處理，使表面層能回復(fù)晶型的樣子。
4.2原理
離子布植是將高能量帶電粒子射入硅基晶中。離子進(jìn)入硅靶材后，會和硅原子發(fā)生碰撞而逐漸損失能量；直到能量耗損殆盡，即停止在該深度。在與硅原子碰撞過程中，離子會傳遞部份能量給硅原子，若此能量大于硅和硅間的鍵結(jié)能量，則可使其產(chǎn)生位移而產(chǎn)生新的入射粒子；這新獲得動能的粒子，也會與其它硅原子產(chǎn)生碰撞。這個連鎖碰撞過程會隨著不斷進(jìn)入的入射離子與碰撞所產(chǎn)生的移動粒子，因不斷重新發(fā)生而繼續(xù)進(jìn)行，進(jìn)而達(dá)到布植的效果。

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4.3能量耗損機制
離子布植時離子能量的損耗，主要由兩個機制產(chǎn)生：一個是離子被本身電子屏蔽后與靶材原子核間的彈性庫倫作用，又稱為原子核阻滯(Nuclear Stopping)；另一個是離子與靶材中之自由電子或被靶材原子束縛之電子間的非彈性交互作用，又稱為電子阻滯(Electronic Stopping)。整個離子能量的損失是由這兩個分量所組成，可以表示如下：
Stotal = Sn + Se Sn: 原子核阻滯, Se: 電子阻滯
在雙球體碰撞散射(Two Body Scattering)過程中，能量的傳遞是和雙粒子間的作用位能有關(guān)，在Born-Mayer作用位能下是下列之型式：
Subscript為1及2，分別代表離子與靶材原子，Z為原子序，M為原子量。當(dāng)離子速度大于K層電子的速度，根據(jù)Born理論是下列之型式：
在高原子序、中低入射能量情況下，原子核阻滯為主要的能量損耗與阻擋機制。它是二粒子近距離的進(jìn)行庫倫力作用，可用雙硬球體進(jìn)行彈性碰撞來描述。而在低原子序、高入射能量的情況下，入射離子與硅靶材中的電子云產(chǎn)生遠(yuǎn)距作用，將能量損耗在將電子激發(fā)至高能上，電子阻滯即為此情況的主要阻擋機制。離子能量大速度快，電子阻滯也大，能量主要損耗在與靶材電子的作用上；當(dāng)能量持續(xù)損耗，離子速度也減慢，使得離子受電子阻擋作用降低而能接近靶材的原子核，如此原子核阻擋的能力成為主要耗能機制。在離子布植過程中，只有在原子核阻滯為主要耗能機制時，才會造成靶材硅原子離開其晶格位置，而形成點缺陷或其聚合體，甚至失去晶體結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。而當(dāng)離子能量在電子阻擋為主要耗能機制時，并不會造成靶材硅原子位移，致使晶體結(jié)構(gòu)有所缺陷。以下附圖以便了解兩種阻滯的差別：
圖(三) 不同形式碰撞下，離子所行進(jìn)之途徑
4.4布植離子在靶材中的縱深分布
入射離子在植入靶材的過程中，經(jīng)由多次碰撞將其所帶之能量，陸續(xù)傳遞至硅靶材。所以總合整個離子布植時，能量傳遞是隨深度而有所變化，這可由計算機的仿真而獲得。若是比對最大能量吸收位置，可知并不和植入離子分布的離子濃度最大值的位置重迭，而是較接近表面。也就是說當(dāng)布植劑量剛足夠讓硅靶材產(chǎn)生非晶質(zhì)硅時，其起始位置即在此能量吸收最大值的位置，而不是離子濃度最大值的位置。而非晶質(zhì)硅，即由此位置開始隨劑量增加而向上下兩個方向擴展，最后形成連續(xù)的非晶質(zhì)硅層。利用此能量傳遞分布圖，然后以橫截面電子顯微鏡所量測實際布植硅中的非晶硅層厚度來校正時，即可獲得形成非晶硅的臨界起始能量傳遞值。之后可利用計算機仿真各項離子布植能量與劑量條件所獲得的能量傳遞分布，搭配已獲得的非晶硅的臨界起始能量傳遞值來預(yù)測非晶硅層的厚度。
在非晶靶材的情況下，模擬布植后離子在靶材的分布，與實驗的結(jié)果非常吻合。但是相對應(yīng)于單晶靶材的情形下，實驗的結(jié)果總是會顯示在射程末端是一個指數(shù)遞減的離子分布，這是無法由先前的分布函數(shù)
法來獲得準(zhǔn)確預(yù)測的。這個末端離子分布，是肇因于離子在晶體靶材內(nèi)，沿著晶軸或是原子面間的空隙行進(jìn)，降低其與靶材原子的核碰撞與電子云作用的機率，因而可以植入更深些，這也就是所謂的通道效應(yīng)（Channeling）。當(dāng)離子入射方向與晶軸相夾的角度小于某臨界角度時，就會發(fā)生此一效應(yīng)。臨界角度Ψ與入射離子及靶材的關(guān)系可由下列的式子來顯示︰
其中Z為原子序，E為入射能量，單位為keV，d為入射方向上靶材原子間的距離，單位為埃。
由上式可知，通道效應(yīng)會隨著離子的能量降低與原子序的增加而增加。但是當(dāng)離子布植所產(chǎn)生的損傷程度增加時，則可降低離子穿隧的程度。

化學(xué)與半導(dǎo)體