硅集成电路工艺基础5.ppt

上节课内容小结 饱和蒸气压：真空室中，在一定环境温度T下，固体（或液体）与其蒸气达到相平衡时气体的压力。 同一物质，温度升高，饱和蒸气压增大 ； 不同物质，饱和蒸气压大，说明该物质容易蒸发。 点源，膜厚分布为： 薄膜厚度的均匀性：同蒸发源的形状有很大的关系。 对于微小平面蒸发源，有 上节课内容小结 ① 电阻加热蒸发：欧姆热，最简单、常用 蒸发源加热方式 ② 电子束蒸发源：高能聚集电子束，微区，虚坩埚避免交叉污染 ③ 脉冲激光源蒸发：高能聚集激光束，高熔点材料，局部区域， 入射深度小，蒸发只发生在靶材表面 ④ 高频感应源蒸发：蒸发速率大，温度均匀，价格贵，需屏蔽 (3)辉光放电 在汤生放电之后，气体突然发生放电击穿现象，电流大幅度增加，同时放电电压显著下降。 放电的着火点— c点，放电区只是阴极边缘和不规则处 前期辉光放电— cd段，电流增加而电压下降，产生负阻现象，这是因为气体被击穿，气体内阻将随着电离度的增加而显著下降。 正常辉光放电区— de段，电流的增加与电压无关，只与阴极上产生辉光的表面积有关。在这个区域内，阴极的有效放电面积随电流增加而增大，而阴极有效放电区内的电流密度保持恒定。 在这一阶段，导电的粒子数目大大增加，在碰撞过程中转移的能量也足够高，因此会产生明显的辉光，维持辉光放电的电压较低，而且不变。 气体击穿之后，电子和正离子来源于电子的碰撞和正离子的轰击使气体电离，即使不存在自然电离源，放电也将继续下去。这种放电方式又称为自持放电。 反常辉光放电— ef段，电流增大时，两个极板之间电压升高，而且阴极电压降的大小与电流密度和气体压强有关。 e点时，辉光已布满整个阴极，再增加电流时，离子层已无法向四周扩散，正离子层向阴极靠拢，与阴极间距离缩短。 此时要想提高电流密度，必须增大阴极压降使正离子有更大的能量去轰击阴极，使阴极产生更多的二次电子才行。 (4)反常辉光放电 由于正常辉光放电时的电流密度仍然比较小，溅射区域一般选在反常辉光放电区。 电弧放电— fg段：随着电流的继续增加，放电电压将再次突然大幅度下降，电流急剧增加，这时的放电现象开始进入电弧放电阶段。 (5)电弧放电 在辉光放电时，整个放电管将呈现明暗相间的光层，从阴极至阳极之间，整个放电区域可以被划分八个发光强度不同的区域。 暗区相当于离子和电子从电场获得能量的加速区，而辉光区相当于不同粒子发生碰撞、复合、电离的区域。 这种放电击穿之后具有一定导电能力的气体称为等离子体，是一种由正离子、电子、光子以及原子、原子团、分子和它们的激发态所组成的混合气体，而且正、负带电粒的数目相等，宏观上呈现电中性的物质存在形态。 直流辉光放电的各种阴极形式 在射频电场中，因为电场周期性地改变方向，带电粒子不容易到达电极和器壁而离开放电空间，相对地减少了带电粒子的损失。 在两极之间不断振荡运动的电子可以从高频电场中获得足够的能量使气体分子电离，只要有较低的电场就可以维持放电。 阴极产生的二次电子发射不再是气体击穿的必要条件。而在直流放电中，离子对阴极碰撞所产生的二次电子发射对维持放电是不可忽略的。 射频电场可以通过任何一种类型的阻抗耦合进入淀积室，所以电极可以是导体，也可是绝缘体。 5.3.2 射频辉光放电 射频放电的激发源有两种：一种是用高频电场直接激发的，称为E型放电；另一种是用高频磁场感应激发的，称为H型放电。 直流辉光放电是在直流稳定电场或低频交变电场作用下产生的气体放电现象。 在一定气压下，当阴阳极之间所加交变电压的频率在射频范围时，就会产生稳定的射频辉光放电．其特点是： 5.4 溅射 离子对物体表面轰击时可能发生四种情况，如图。 溅射仅是离子对物体表面轰击时可能发生的物理过程之一。其中每种物理过程的相对重要性取决于入射离子的能量。 利用不同能量离子与固体的作用过程，不仅可以实现对于物质原子的溅射，还可以实现离子注入、离子的卢瑟福背散射等现象。 溅射现象是在辉光放电中观察到的。溅射现象不仅能制备薄膜，而且可以对固态表面进行清洁处理，在等离子刻蚀中广泛应用。 与蒸发法相比，在溅射过程中入射离子与靶材之间有很大能量的传递。因此，溅射出的原子从溅射过程中获得很大的动能。 由于能量的增加，可以提高溅射原子在淀积表面上的迁移能力、改善了台阶覆盖和薄膜与衬底之间的附着力。 5.4.1 溅射特性——溅射率 入射离子能量对溅射率有很大的影响。 只有当入射离子的能量超过一定能量(溅射阈值)时，才能发生溅射，每种物质的溅射阈值与被溅射物质的升华热有一定的比例关系。 随着入射离子能量的增加，