薄膜CVD技术教程.ppt

2）SIPOS膜的生长工艺 LPCVD：SiH4—Si+2H2 600~650°C分解 a）工艺难点： 纯度的保证—高阻半绝缘性~106 ?cm 膜的均匀致密 b）生长时适当加入一定浓度的氧（~15%），形成的O-SIPOS膜的电阻率可提高（ ~108 ?cm） c）掺入氮（N-SIPOS）可提高抗金属离子和水汽的浸蚀 d）SIPOS膜的表面通常覆盖一层SiO2膜 e）加入PH4、AsH4和BH4等可生长出高电导的掺杂多晶硅 3）掺杂多晶硅在器件中的作用 a）MOS栅的自对准工艺 b）MOS感应栅—可读写和闪存器件 10.3.5. 金属材料CVD 金属膜的生长以物理溅射为基本方法，但由于其方向性，使其台阶覆盖能力不好；合金膜和硅化物的组成配比较难控制。 1）金属硅化物的CVD 如LPCVD：2WF6+SiH4—2WSix+3SiF4+14H2 6TiCl4+NH3—6TiN+24HCl+N2 Dep-Etch-Dep Process Film deposited with PECVD creates pinch-off at the entrance to a gap resulting in a void in the gap fill. Key-hole defect Bread-loaf effect Metal SiO2 The solution begins here 1) Ion-induced deposition of film precursors 2) Argon ions sputter-etch excess film at gap entrance resulting in a beveled appearance in the film. 3) Etched material is redeposited. The process is repeated resulting in an equal “bottom-up” profile. Cap 2）金属膜的CVD a）钨 钨插塞：多层金属布线间的互连 覆盖能力强、内应力小、附着力好 工艺： （阅读） b）铝 Al[C4H9]3—TIBA 250C°分解 [CH3]2C2H5N:[AlH3]—DMEAA 200C°分解 High Aspect Ratio Gap Photograph courtesy of Integrated Circuit Engineering 10.3.5. 光学与光电子学薄膜 第十章 薄膜化学汽相淀积（CVD）技术 10.1. 化学汽相淀积（CVD）原理 10.1.1. 薄膜生长的基本过程(与外延相似) 外延是一特殊的薄膜生长 1)参加反应的气体混合物被输运到沉积区 2)反应物分子由主气流扩散到衬底表面 3)反应物分子吸附在衬底表面 4）吸附物分子间或吸附分子与气体分子间 发生化学反应，生成化学反应产物和副产物，并沉积在衬底表面（或原子迁移到晶格位置） 5）反应副产物分子从衬底表面解吸 6）副产物分子由衬底表面外扩散到主气流 中，然后排出沉积区 10.1.2. Grove模型 和质量附面层模型 Grove模型 : F1=hG(CG-CS) F2=kSCS G=F/?m =[kShG/(kS+hG)](CT/ ?m)Y G=hG（CG/ ?m）为高温下的质量输运控制 G=kS（CG/ ?m）为较低温下的表面反应控制 质量附面层（速度界面层）模型: 可得： 所以： CVD原理的特点？ 10.2. CVD反应室 气相沉积的反应控制模式主要为质量输运控制和表面反应控制。 质量输运控制：工艺容易控制；反应温度较高，生成膜的质量较好，但容易引入污染和外延时的自掺杂，可能存在工艺上的不兼容；设备简单；生长与气流有关，厚度均匀性不易控制。 表面反应控制：生长反应与气流无关，因而均匀性好，产量高；生长速率与温度有关，较难控制；生长温度低，污染小，但容易产生缺陷。 通过降低反应时的总气压，可以使DG（hG）增加，从而实现表面反应控制。在这种情况下，生长速率降低，即使在进一步降低反应温度，也能较好地控制厚度和缺陷。 10.2.1 常压CVD （APCVD）13.5 特点：温度高，不适宜生长某些钝化膜 应用：较厚的膜生长 生长速率：~?m/min 10.2.2 低压CVD （LPCVD） 通过降低反应时的总气压(0.25~2.0torr)，可以使DG（hG）增加，从而实现表面反应控制