濺鍍與真空蒸鍍的差異:原理、階梯覆蓋率、附著性、合金組成比較
兩者都是將固體材料變成原子飛出、附著在晶圓上的PVD(物理氣相沉積)。濺鍍以電漿中的氬離子撞擊靶材,讓被撞出的原子沉積。真空蒸鍍則在高真空中,以電阻加熱或電子束加熱材料使其蒸發。濺鍍容易維持合金組成、附著性也好,因此是晶片配線與阻障金屬的主流。蒸鍍則利用原子直線飛行的性質,用於以剝離(lift-off)形成電極等。
| 項目 | 濺鍍 | 真空蒸鍍(電阻加熱・電子束) |
|---|---|---|
| 原子飛出的原理 | 以電漿中的Ar離子撞擊靶材,撞出獲得動量的原子 | 以電阻加熱或電子束加熱材料使其蒸發 |
| 壓力與原子能量 | 約0.1〜1 Pa的氣體中。到達的原子一般為數eV〜數十eV | 高真空(參考值10⁻⁴ Pa以下)。到達的原子約0.1 eV,能量低 |
| 階梯覆蓋率 | 偏低(比蒸鍍好)。以離子化濺鍍或準直器改善孔底的沉積 | 非常低。原子直線前進,無法到達被遮住的部分 |
| 附著性與膜質 | 好。容易形成緻密的膜 | 多半不如濺鍍。可藉加熱基板等改善 |
| 合金與化合物的組成 | 可沉積出與靶材幾乎相同的組成。也可用反應式濺鍍形成氮化物等 | 因各成分蒸氣壓不同,組成容易偏移(以多個蒸發源同時蒸鍍來調整) |
| 沉積速率 | 磁控濺鍍可達實用的速率。依材料而異 | 一般容易提高 |
| 對基板的影響 | 暴露於電漿與高能粒子,可能造成加熱或損傷 | 基板溫度上升較小。電子束蒸鍍須注意X光造成的損傷 |
| 主要用途 | 晶片配線(Al、Cu)、阻障金屬(Ta、TaN、TiN)、Cu晶種層、矽化物用的金屬 | 以剝離形成電極(化合物半導體等)、研究開發、OLED的發光層 |
數值為具代表性的大致參考值,會因世代或產品而異。