什么是无定形碳膜？为什么选碳作为3D NAND的硬掩模？

本文介绍了为什么选碳作为3D NAND的硬掩模。

什么是无定形碳膜？

无定形碳膜（Amorphous Carbon Film），即非晶碳膜，指的是一种由碳原子构成但没有长程有序结构的薄膜材料。这种材料的碳原子排列不像金刚石或石墨具有一定的规则性，因此被称为“无定形”。

可能大家对无定形碳膜还是有些陌生，如果我说出它的另一个名字，大家就恍然大悟了。无定形碳膜，又可以被叫做类金刚石碳膜（DLC, Diamond-Like Carbon），该膜层能够为几乎任何材料的表面实现类似于金刚石的一些特性。

无定形碳膜的种类？

DLC一共有9种不同的形式，分别为：aC，aC:H，aC:Me，aCMe，aC:X，aCX，ta-C，ta-C:H，ta-C:X等，并且每种形式都有大量的sp3杂化轨道。其中ta-C最硬，它未掺入任何其他元素，而其他种类的无定形碳则使用了氢、石墨和金属等填料以改变其结构与性能。

无定形碳膜有哪些优秀品质？

 

硬度极高：DLC膜的硬度可以达到70 GPa，接近天然金刚石的硬度（约为80-120 GPa）。

润滑性好：sp³杂化轨道越多，润滑性越好。在干燥条件下的摩擦系数很低（0.1-0.2） 耐磨性极佳。

化学惰性强：能够抵抗酸、碱和一些有机溶剂的侵蚀。

电绝缘性好：电阻率很高，适用于需要电绝缘保护的应用场景。

在3D NAND中，主要看中了DLC的硬度，这样在进行沟道通孔刻蚀时，可以保护下层的堆叠层不受伤害。

无定形碳膜如何制得？

 

可以采用PVD或CVD的方法制得。

PVD使用石墨形式的固体碳作为其碳源。包括电弧、溅射和激光等方法。

CVD则使用烃类气体（如甲烷）作为其碳源。包括射频(RF)、直流(DC)，自放电等方法。

硬掩模如何刻蚀？

蚀刻气体以O2为主，可加入一些N2与H2。



审核编辑：刘清