半导体材料制备课件.pptVIP

2）化學氣相沉積化學氣相沉積(CVD)是半導體工業中應用最為廣泛的用來沉積多種材料的技術，包括大範圍的絕緣材料，大多數金屬材料和金屬合金材料。從理論上來說，它是很簡單的：兩種或兩種以上的氣態原材料導入到一個反應室內，然後他們相互之間發生化學反應，形成一種新的材料，沉積到晶片表面上。沉積氮化矽膜(Si3N4)就是一個很好的例子，它是由矽烷和氮反應形成的。

化學氣相沉積的優點準確控制薄膜的組分和摻雜水準可在複雜的襯底上沉積薄膜不需要昂貴的真空設備高溫沉積可改善結晶完整性可在大尺寸基片上沉積薄膜例子：矽的氣相外延生長將矽襯底在還原性氣氛中加熱，並輸入矽源氣體，使之反應，生成矽原子沉積在襯底上，長出具有與襯底相同晶向的矽單晶層。主要參數：襯底溫度，源氣體流量和載氣流量襯底溫度影響對外延層的晶體完整性和生長速度；源氣體流量影響生長速度；載氣流量影響外延層厚度的均勻性；矽源性質SiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH4常溫常壓液體液體氣體氣體沸點57.131.78.2－112分子量169.9135.5101.032.1Si含量16.520.727.887.5最佳生長溫度1150110010501000生長速度小中大中空氣中反應冒煙冒煙著火著火高溫熱分解小小中大SiCl4和SiHCl3在常溫常壓下是液體，向反應器輸運時，需要用輔助設備，操作麻煩但源容易獲得高純度SiH2Cl2和SiH4常溫常壓下是氣體，輸運操作簡單，含Si量高；但源的提純較難在空氣中易燃，安全性不好氫還原SiCl4矽外延SiCl4具有來源豐富，穩定性好，易於提純，工藝成熟，生產安全等特點，在工業生長中得到廣泛使用。一般以氫氣作為還原劑和載運氣體以及稀釋氣體臥式矽外延生長步驟（1）矽片清洗（2）裝矽片（3）通氫排氣（4）升溫（5）高溫處理（6）氣相拋光（7）通氫排氣（8）外延生長（9）通氫排氣（10）降溫（11）開爐取片（1）矽片清洗清洗的目的：去除表面雜質，獲得清潔的表面，有利於外延生長表面雜質的來源：矽片是矽錠經過定向、切割、研磨、倒角、腐蝕、拋光、清洗等工序製備的。存放和使用過程中，環境不清潔也會帶來雜質的污染。表面雜質的類型以分子形式附在矽表面：物理吸附－－油污染以離子形式附在矽表面：化學吸附－－腐蝕液污染以原子形式吸附在表面：原子附著－－加工機械清洗步驟（1）丙酮和乙醇超聲清洗去除有機物（2）1號洗液清洗（溫度800C，時間15分鐘）高純去離子水＋過氧化氫＋氨水比例：7:1:1（3）2號洗液清洗（溫度800C，時間15分鐘）高純去離子水＋過氧化氫＋鹽酸比例：8:2:1（4）去離子水沖洗乾淨（2）裝襯底片襯底片要求：光亮，平整，無亮點，無劃痕，無水跡，無灰塵襯底放在基座上，不要太靠近基座的邊緣；裝襯底時，防止劃傷襯底表面和落上灰塵半導體材料製備生長技術體單晶生長技術單晶生長通常利用籽晶在熔融高溫爐里拉伸得到的體材料，半導體矽的單晶生長可以獲得電子級（99.999999%）的單晶矽外延生長技術外延指在單晶襯底上生長一層新單晶的技術。新生單晶層的晶向取決於襯底，由襯底向外延伸而成，故稱“外延層”。晶體生長問題生長熱力學生長動力學生長系統中傳輸過程11.1體單晶生長結晶過程驅動力雜質分凝組分過冷結晶過程驅動力雜質分凝雜質在液相和固相中的濃度不同組分過冷生長過程中，雜質不斷排向熔體，使熔體中雜質濃度越來越高，過冷度愈來愈大，離固液介面越遠10.2體單晶生長方法體單晶生長垂直生長水準生長直拉法磁控直拉法液體複蓋直拉法蒸汽控制直拉法懸浮區熔法垂直梯度凝固法垂直布裏奇曼法水準布裏奇曼法10.2.1直拉法溫度在熔點附近籽晶浸入熔體一定速度提拉籽晶最大生長速度熔體中的對流生長介面形狀各階段生長條件的差異10.2.2直拉生長技術的改進磁控直拉法-----Si連續生長法-----Si液體覆蓋直拉法-----GaAs，InP，GaP，GaSb，InAs蒸汽控制直拉法-----GaAs，InP10.2.3懸浮區熔法利用懸浮區的移動進行提純和生長無坩堝生長技術，減少污染