[信息与通信]微电子工艺课件Chapter 11zhang.ppt

第十一章 淀积—11.5.1 介电常数 * 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 0 .5 1.0 1.5 2.0 Feature size (mm) Delay time (′10-9 sec) Interconnect delay (RC) Gate delay 第十一章 淀积—11.5.1 介电常数 * Capacitance (10-12 Farads/cm) 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Space (mm) K = 4 K = 3 K = 2 K= 1 第十一章 淀积—11.5.1 介电常数 * Low-k Dielectric Film Requirements 第十一章 淀积—11.5.1 介电常数 * 局部氧化（LOCOS）： 采用图形化的Si3N4岛来定义氧生长的区域，但是对于深亚微米器件，隔离结构尺寸过大（氧的侧向生长—鸟嘴）。 浅槽隔离（STI）： 1、更有效的器件隔离； 2、表面积小； 3、超强的闩锁保护能力； 4、对沟道没有侵蚀； 5、与CMP工艺兼容。 第十一章 淀积—11.5.2 器件隔离 * 第十一章 淀积—11.5.2 器件隔离 * 旋涂玻璃（SOG）：有机物基于硅氧烷，无机物基于硅酸盐。 第十一章 淀积—11.6 旋涂绝缘介质 * 第十一章 淀积—11.6 旋涂绝缘介质 低k绝缘介质薄膜正作为旋涂绝缘介质来研究。 * HSQ Low-k 绝缘介质工艺参数 第十一章 淀积—11.7 外延 * Epitaxy Growth Model Epitaxy Growth Methods 气相外延Vapor-Phase Epitaxy (VPE) 金属有机外延Metalorganic CVD (MOCVD) 分子束外延 （Molecular-Beam Epitaxy (MBE)） 高真空条件下，严格控制外延层厚度和掺杂的均匀性。 第十一章 淀积—11.7 外延 * 外延就是在单晶衬底上淀积一层薄的单晶层。新淀积的这层称为外延层。外延为器件设计者在优化器件性能方面提供了很大的灵活性。IC制造中最普通的外延反应是高温CVD系统。 如果外延层和衬底相同，这样的生长的膜称为同质外延；与衬底不一致称为异质外延（一般比较少）。 外延硅通常采用CVD淀积系统。外延生长前，必须清除硅片的自然氧化层、残余的有机杂质和金属杂质获得完美的表面。 IC制备中一般采用以下三种外延方法： 气相外延（VPE）、金属有机CVD（MOCVD）、分子束外延（MBE） 第十一章 淀积—11.7 外延 * 11.7.1气相外延（VPE） 硅片制造中最常用的硅外延方法是气相外延（VPE），在温度为800-1150℃的硅片表面通过含有所需化学物质的气体化合物，就可以实现气相外延。 11.7.2金属有机物CVD（MOCVD） 可以指淀积金属以及氧化物的多晶或无定型膜。MOCVD是VPE的一种，一般被用来淀积化合物半导体外延层。主要用于激光器、法光二极管以及光电集成电路。也可以用来为未来的IC制造淀积有机低K绝缘层。 11.7.3 分子束外延（MBE） 温度为400～800℃，背景真空为10-10～10-11乇，可以严格控制外延层厚度和掺杂的均匀性，生长速率比较慢。 第十一章 淀积—11.7 外延 * 外延材料优点 1.提高材料的厚度均匀，电阻率一致性好。 2.降低隔离区面积，提高集成度 3.外延与衬底之间的区域有吸除缺陷的作用，能够提高外延层的少子寿命。 4.采用高阻薄外延层能够降低衬底寄生电容，提高电路速度 5.改善电路的功率特性和频率特性 6.降低闭锁效应。 第十一章 淀积—11.7 外延 外延用气体源：SiCl4、SiH2Cl2、SiHCl3 淀积温度：1050~1250 ℃ 固相、液相、气相以及分子束外延 气相外延（VPE） 金属有机外延（MOCVD） 分子束外延（MBE） * 第十一章 淀积—11.7 外延 在单晶衬底上淀积一薄单晶层。自掺杂、外扩散 * 第十一章 淀积—11.7 外延 * 气相外延示意图 第十一章 淀积—11.7 外延 * 第十一章 淀积—11.8 CVD质量测量 * 第十一章 淀积—11.8 CVD质量测量 * 第十一章 淀积—11.9 CVD检查及故障排除 * 第十一章 作业 P272 1，2，3，5，12，14，21，23，24，32，34，35，36，37 * 第十一章 淀积—11.4 CVD淀积系统 CVD反应器加热（热壁还是冷壁） LPCVD：反应速度限制；APCVD：质量输运限制 * 第十一章 淀积—11.4 CVD淀积系统 * 第十一章 淀积—11.4.2 APCVD * 11.4.1