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什么是無定形碳膜?為什么選碳作為3D NAND的硬掩模?

中科院半導體所 ? 來源:Tom聊芯片智造 ? 2024-03-22 15:38 ? 次閱讀
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本文介紹了為什么選碳作為3D NAND的硬掩模。

什么是無定形碳膜

無定形碳膜(Amorphous Carbon Film),即非晶碳膜,指的是一種由碳原子構成但沒有長程有序結構的薄膜材料。這種材料的碳原子排列不像金剛石或石墨具有一定的規則性,因此被稱為“無定形”。

可能大家對無定形碳膜還是有些陌生,如果我說出它的另一個名字,大家就恍然大悟了。無定形碳膜,又可以被叫做類金剛石碳膜(DLC, Diamond-Like Carbon),該膜層能夠為幾乎任何材料的表面實現類似于金剛石的一些特性。

無定形碳膜的種類?

DLC一共有9種不同的形式,分別為:aC,aC:H,aC:Me,aCMe,aC:X,aCX,ta-C,ta-C:H,ta-C:X等,并且每種形式都有大量的sp3雜化軌道。其中ta-C最硬,它未摻入任何其他元素,而其他種類的無定形碳則使用了氫、石墨和金屬等填料以改變其結構與性能。

無定形碳膜有哪些優秀品質?

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硬度極高:DLC膜的硬度可以達到70 GPa,接近天然金剛石的硬度(約為80-120 GPa)。

潤滑性好:sp3雜化軌道越多,潤滑性越好。在干燥條件下的摩擦系數很低(0.1-0.2) 耐磨性極佳。

化學惰性強:能夠抵抗酸、堿和一些有機溶劑的侵蝕。

電絕緣性好:電阻率很高,適用于需要電絕緣保護的應用場景。

在3D NAND中,主要看中了DLC的硬度,這樣在進行溝道通孔刻蝕時,可以保護下層的堆疊層不受傷害。

無定形碳膜如何制得?

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可以采用PVD或CVD的方法制得。

PVD使用石墨形式的固體碳作為其碳源。包括電弧、濺射和激光等方法。

CVD則使用烴類氣體(如甲烷)作為其碳源。包括射頻(RF)、直流(DC),自放電等方法。

硬掩模如何刻蝕?

蝕刻氣體以O2為主,可加入一些N2與H2。



審核編輯:劉清

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原文標題:為什么選碳作為3D NAND的硬掩模?

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