与蒸发相比，使用溅射来创建金属互连系统有哪些两个优点？卓越的薄膜质量和控制

与蒸发相比，用于创建金属互连系统的溅射的两个主要优点是卓越的薄膜质量和增强的工艺控制。溅射利用高能等离子体环境生产更致密、更纯净、更均匀且附着力更好的薄膜，这对于现代集成电路的可靠性至关重要。

核心区别在于沉积过程的能量。蒸发是由热驱动的低能热过程，而溅射是由等离子体轰击驱动的高能动能过程，这使其对最终薄膜的性能具有卓越的控制能力。

物理过程：能量为何重要

要了解这些优点，我们必须首先了解这两种方法将原子沉积到基板上的根本区别。

蒸发涉及在真空室中加热源材料直至其汽化。气态原子然后沿直线行进并凝结在较冷的基板上，形成薄膜。

这个过程相对简单快捷，但蒸发原子的低能量可能导致薄膜更疏松，附着力更弱。

溅射在等离子体环境中进行。高能离子被加速撞击由所需材料制成的“靶材”。

这种轰击会以显著的动能从靶材中溅射出原子。这些高能原子然后沉积到基板上，形成一种根本不同类型的薄膜。

溅射过程的高能特性直接转化为创建坚固可靠的金属互连的实际益处。

溅射原子以比蒸发原子高得多的能量到达基板。这种能量使它们能够在表面上短暂移动，在薄膜的晶格中找到最佳位置。

结果是更致密、孔隙更少、更均匀的薄膜。这种密度对于互连至关重要，因为它能带来更好的导电性和抗电迁移能力，电迁移是一种常见的失效机制。等离子体环境还提供更清洁的沉积，从而实现更高的纯度。

附着力对于互连至关重要，它必须可靠地粘附在下方的介电层上。溅射原子的高动能有效地将它们嵌入基板表面，形成比蒸发简单凝结更强的结合。

此外，溅射提供更好的台阶覆盖率。由于原子从靶材以各种方向喷射出来，它们可以比蒸发的视线沉积更有效地覆盖沟槽和通孔的侧面和底部，从而防止开路。

选择沉积方法总是涉及平衡相互竞争的因素。虽然溅射提供卓越的质量，但它并非总是最佳选择。

溅射系统通常更复杂，购买和维护成本更高。它们需要复杂的等离子体电源、高质量的真空系统和氩气处理。蒸发系统相对更简单，更具成本效益。

对于许多材料，热蒸发提供比溅射显著更高的沉积速率。这使其更适用于高吞吐量和低成本比绝对最高薄膜质量更重要的应用。

溅射中的高能等离子体有时会损坏敏感基板。相比之下，蒸发的低能特性更温和，使其成为某些有机或脆弱材料的更好选择。

您的应用对性能、成本和吞吐量的具体要求将决定最佳方法。

最终，决定取决于您的优先事项是溅射不折不扣的薄膜质量，还是蒸发的经济效率。