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PVD的台阶覆盖能力比较
来源:Tom聊芯片智造 发布时间:2023-09-18 分享至微信
PVD中包含了蒸发，溅射这两个大类。蒸法和溅射在原理，作用上有很大区别，见以前的文章：
一文读懂物理气相沉积（PVD）
但是当我们面对复杂的台阶结构时，比如凹槽，凸起等，对PVD机台的台阶覆盖能力的考量就很重要且必要。不同PVD的台阶覆盖能力如何？我们该如何选择？

什么是台阶覆盖能力？
在半导体制造中，台阶通常是不同结构造成的高度差异。台阶可以是凹入的，如沟槽或孔；也可以是凸出的，如导线、块，柱等。举个例子来讲，芯片的沟槽就像河渠，孔就像旱井；而导线就像马路，块就像房屋，柱就像树木，阳光照在平原上是比较容易把平原覆盖的，但是河渠，旱井，房屋，树木各部分都能被阳光覆盖是比较困难的。
台阶覆盖能力指的是覆盖这些高度差异的结构的能力。覆盖能力强，就说明沉积的薄膜将整个结构包裹的更好；反之，覆盖能力弱，则说明沉积的薄膜把整个结构包裹的不好。这种台阶覆盖能力直接影响到芯片的的电性能、可靠性等。

PVD的台阶覆盖能力比较
PVD分两种，即蒸发和溅射。此处，我们以电子束蒸发与磁控溅射为例，进行比较。
蒸发是一个热过程，其中材料被加热到蒸发温度并以直线轨迹飞向衬底。蒸发源类似于一个点，向上方的承载晶圆的装置发散，由于这种几乎直线的沉积轨迹，材料很难进入台阶的侧面和底部。而溅射是一个动量交换过程，其中靶材被等离子轰击并以更广的角分度布到台阶上。这种较宽角度的沉积轨迹使得被溅射的材料更容易覆盖台阶的侧面。

蒸发过程中的原子动量较低，而溅射过程中沉积的原子具有更高的动量。更高的动能就代表与台阶更剧烈的能量交换，被溅射材料的原子与台阶不断进行碰撞，并逐渐覆盖台阶的侧面与底部。
溅射工艺时，台阶不断地被轰击，提高了台阶的表面活性，沉积材料更容易与台阶结构结合而不脱落，使沉积材料更容易覆盖。

因此，溅射的台阶覆盖能力是远远大于蒸发。
哪些因素影响PVD的台阶覆盖能力？
沉积角度：PVD过程中，较大的入射角（接近90度）通常会导致较差的侧壁覆盖，而较小的入射角（接近0度）可以提高侧壁的覆盖率。
衬底旋转：许多PVD系统具有衬底旋转功能，这有助于实现更均匀的沉积和更好的台阶覆盖。

沉积温度：高沉积温度可以增加原子的迁移率，从而改善台阶覆盖。
沉积速率：较慢的沉积速率通常有助于获得更好的台阶覆盖，因为原子有更多的时间重新排列和迁移。
当调节PVD机台的台阶覆盖能力时，应考虑上述所有参数，并针对特定的应用进行优化。

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