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(gòu)成但沒有長程有序結(jié)構(gòu)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(guī)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(xiàn)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(jié)構(gòu)與性能。

無定形碳膜有哪些優(yōu)秀品質(zhì)？

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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(shù)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