第二章热氧化CVD.ppt

* 理论计算比开始的介绍要稍高， 2.3 vs 2.2 * 为什么是线性分布？ * 氧与硅在硅表面反应，硅的量是充足的，所以反应速率只和氧化剂浓度成正比 * Sqrt（Ｄｔ），扩散运动 * 1）斜率一样； 2）相同温度下，湿氧比干氧速度快； 3）111比100速度快 * * 1）111 快于100； 时间越长，差别越小（扩散主导）； 温度越高，差别越小 * * * * 二氧化硅的沉积 * 中等温度(500℃?800℃) 四乙氧基硅烷[Si(OC2H5)4 , 简称为TEOS TEOS为液态，可避免难处理的气体的使用； 无掺杂激活能为1.9eV; 有磷掺杂1.4eV； 沉积速率和TEOS分压p的关系: p0=30Pa 分压较低时适用,分压较高时，速率与分压无关； 二氧化硅的沉积 * 高淀积温度(900℃)： 均匀性极佳； 可以用作多晶硅的覆盖层； 激活能为1.8eV 二氧化硅薄膜特性 * 台阶覆盖性 * TEOS分解生成的二氧化硅在表面快速迁移，台阶覆盖性好； 高温下二氯硅烷反应生成二氧化硅，台阶覆盖性好； CVD SiH4+O2，台阶覆盖性性差； PECVD 生成SiO2台阶覆盖性差； 磷硅玻璃回流 * 0% 2.2% 4.6% 7.2% 氮化硅生长 * LPCVD(700-800oC) 完全的化学组成(Si3N4)， 密度较高(2.9?3.1g/cm3); 表面氧化速率很慢，可作为遮蔽物，以实现选择性氧化; 氮化硅生长 * 薄膜无正确化学组成比; 密度只有2.4g/cm3?2.8g/cm3; 淀积温度较低，抗刮性极佳适合作最后的保护层； 作为防止外界水气与钠离子扩散至器件的材料; PECVD(~300oC) LPCVD生长氮化硅 * 薄膜均匀性好、产量高; 淀积氮化硅的激活能为1.8eV; 属非晶介质，含氢量可达8%(原子个数百分比); 在缓冲的氢氟酸溶液中，其腐蚀速率低于1 nm/min； 薄膜具有非常高的张应力，约为105N/cm2，几乎是TEOS淀积氧化膜的10倍之多。厚度超过200 nm时，将容易破裂； 在室温下，电阻率约为1016Ω?cm； 相对介电常数为7; 介电强度约为107 V/cm。 700℃至800℃, LPCVD沉积； PECVD生长氮化硅 * 反应温度? 300oC 氢含量约为20%?25%; 张应力较小（约2×105N/cm2）; 电阻率与氮化硅中硅与氮的比例有关， 范围在105?1021Ω?cm; 介电强度约为1×106 ? 6×106 V/cm; 多层金属之间的互联 * 减小RC Delay的途径 * 减小R：低电阻率金属； 减小C：连线电容 金属电阻率 * 低介电常数材料 * 1 2 4 3 5 低k材料 * 高介电常数 * 多晶硅栅电极 * 多晶硅沉积 * 600℃～650℃沉积： 与温度压强的关系： 多晶硅掺杂 * 掺杂方法： 注入； 扩散； 临场/原位掺杂； 影响电阻值的因素： 注入的剂量； 退火时温度； 退火时间； 多腔CVD系统 * 金属CVD沉积W * 优点： 良好台阶覆盖的共形覆盖层； 一次可同时覆盖许多晶圆； 利用WF6：气态源，可被Si，H2，SiH4还原; 极佳的表面覆盖性； 选择性生长； 较高的速率； 较小的晶粒； 金属CVD沉积TiN * 用途：金属扩散的阻挡层； 氧化物上金属薄膜粘附层； CVD反应： NH3还原温度范围约为400℃ ～ 700℃； N2/H2还原温度则高于 700℃。 淀积温度越高，得到的薄膜品质越好，TiN膜中的氯气残留也越少（约5%） 物理气相沉积 * 物理气相淀积金属的方法有： 蒸发；溅射(sputtering); 蒸发: 将要蒸发材料置于真空环境，加热至熔点以上。被蒸发的原子会以直线运动轨迹向前运动。 可由电阻加热、射频加热或以电子束聚焦于材料源的方式达到其熔点； 溅射是一种通过气体离子撞击靶材表面将材料从靶材转移到基板上的工艺;典型的气体离子为氩气; Al-Si接触 * Al-Si接触 * 解决办法： 1）溅射时掺1-2%Si； 2）加金属阻挡层； Al的电迁移现象 * 电迁移：在电流的作用下，金属原子会发生迁移现象， 这是电子的动量传给带正电的金属离子所造成的； Al的电迁移现象 * 电迁移引起的导体平均失效时间(mean time to failure): 增强铝导体对电迁移的抵抗能力方法: 与铜形成合金（如含铜0.5%）; 用介质将导体封闭起来; 淀积时加氧; 铜镀膜 * Cu相对于Al的优势： 1) 电阻率： 1.7vs2.7 2) 抗电迁移； Cu相对于Al的缺点： 1）缺乏可行干法刻蚀工艺 2）附着力差 化学机