多晶和非晶碳化硅薄膜沉积技术 多晶和非晶碳化硅的区别
多晶碳化硅(Polycrystalline Silicon Carbide)和非晶碳化硅(Amorphous Silicon Carbide)薄膜沉积技术成为半导体材料研究领域的热门话题,这两种形态的碳化硅在薄膜沉积方面各具特色,为半导体器件的制造提供了最新的也许性,这篇文章小编将将深入探讨多晶碳化硅和非晶碳化硅薄膜沉积技术的新鲜进展,揭示其在半导体行业中的广泛应用前景。
多晶碳化硅以其广泛的衬底适应性、制造优势和多样的沉积技术而著称,这种材料由许多小晶粒组成,晶粒结构不制度,晶界较多,但正因如此,它展现出了卓越的机械性能和热性能,多晶碳化硅具有较高的硬度和强度,耐磨性和耐腐蚀性优异,同时热膨胀系数低,热导率高,能够在高温环境下保持稳定性,这些特性使得多晶碳化硅成为制造高功率电子器件、光学元件以及机械零件的理想材料。
在薄膜沉积方面,多晶碳化硅的制造技术主要包括化学气相沉积(CVD)和碳化硅晶粉烧结法,化学气相沉积技术尤为决定因素,常压化学气相沉积(APCVD)和低压化学气相沉积(LPCVD)是两种常用的多晶碳化硅沉积技术,APCVD技术已广泛用于电子器件中碳化硅薄膜的外延生长,其生长经过通常运用硅烷和丙烷等双重前体,提供硅和碳元素,并在1050℃以上的温度下实现化学计量比的多晶碳化硅薄膜的生长,APCVD存在一些固有的缺点,如感应加热的石墨基座限制了衬底的尺寸和反应腔的容量,从而限制了产量,沉积温度高也一个难题,使得它无法在许多其他材料上沉积多晶碳化硅。
为了化解APCVD的缺点,低压化学气相沉积(LPCVD)应运而生,LPCVD实现了对气体输运特性的精确控制,能够沉积具有优异均匀性和极好台阶覆盖的薄膜,这些特性对制造微机电体系(MEMS)至关重要,LPCVD反应腔具有高纯度、大尺寸晶片生产能力和多晶片容量的特性,对高质量薄膜的高产量生产极具吸引力,LPCVD工艺可用于直径高达150mm的衬底上的薄膜沉积,已成为制造MEMS器件中多晶碳化硅薄膜的主流技术。
和多晶碳化硅相比,非晶碳化硅则以其极低的沉积温度、良好的化学和机械性能以及广泛的应用前景而受到关注,非晶态材料也叫无定形或玻璃态材料,具有和晶态物质可相相对的高硬度和高粘滞系数,非晶碳化硅的沉积温度极低,通常低于600℃,这一特性使得它能够集成到各种衬底中,成为碳化硅微体系制造的决定因素技术。
等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是非晶碳化硅薄膜沉积的一种重要技术,PECVD技术能够在低温下实现高质量的薄膜沉积,同时保持优异的化学和机械性能,这使得非晶碳化硅在器件封装、保护涂层和电介质层的形成等方面具有广泛的应用潜力,在器件封装方面,非晶碳化硅能够提供优异的机械强度和化学稳定性;作为保护涂层,它能够抵御恶劣环境的侵蚀;而在形成电介质层时,它则能展现出良好的电学性能。
值得注意的是,虽然非晶碳化硅具有诸多优点,但其导电性不足却限制了其在某些领域的应用,在实际应用中,也许需要结合其他导电材料或进行额外的处理以满足特定的电学性能标准,在MEMS制造中,非晶碳化硅可以作为支架层为器件提供稳定的支撑,但难以成为独立的MEMS材料,可以通过掺杂等方法改善其导电性能,以满足器件的需求。
随着对多晶碳化硅和非晶碳化硅薄膜沉积技术的不断研究和操作,技术成熟度不断进步,大多数MEMS器件都运用LPCVD技术沉积的薄膜制造,如耐高温抗冲击应变仪、恶劣环境加速计和用于气缸内压力测量的压力传感器等,非晶碳化硅在太阳能电池、光学通信和生物相容性涂层等领域也展现出了巨大的应用潜力。
展望未来,多晶碳化硅和非晶碳化硅薄膜沉积技术将继续在半导体行业中发挥重要影响,随着技术的不断提高和创造,这两种形态的碳化硅材料将在更多领域得到应用和推广,大家也期待看到更多新的沉积技术和工艺的出现,为半导体器件的制造提供更多选择和也许性。
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