第六章-薄膜气相淀积工艺.pptVIP

*各种类型CVD反应器及其主要特点*典型物质淀积简介SiO2生长:低温CVD氧化层:低于500℃中等温度淀积:500～800℃高温淀积:900℃左右一、二氧化硅（SiO2）薄膜*1.SiO2的用途非掺杂SiO2:用于离子注入或扩散的掩蔽膜,多层金属化层之间的绝缘,场区氧化层掺杂SiO2:用于器件钝化,磷硅玻璃回流,将掺磷、硼或砷的氧化物用作扩散源*2.淀积SiO2的方法:硅烷法和TEOS法A.硅烷和氧反应低压化学气相淀积(LPCVD):＜500℃SiH4+O2SiO2+2H24PH3+5O22P2O5+6H2（钝化层sio2）400℃400℃*TEOS是正硅酸乙脂。分子式为Si(C2H5O)4,室温下是一种液体。可以直接分解生成SiO2层。650～750℃Si(OC2H5)4SiO2+4C2H4+2H2用TEOS分解法具有温度低,均匀性好,台阶覆盖优良、膜质量好等优点另一种是通过TEOS与O2/O3反应,来得到SiO2。Si(OC2H5)4+O2→SiO2+副产物,产物平整度很好,但反应温度一般大于600℃。*臭氧（O3）包含三个氧原子，比氧气有更强的反应活性，因此，这步工艺可以不用等离子体，在低温下（如400℃）进行，因为不需要等离子体，O3就能使TEOS分解，因此反应可以在常压（APCVD,760托）或者亚常压(SAPCVD，600托)下。所以用O3代替O2与TEOS反应可以大大降低反应温度。通过降低反应所需激活能以得到足够反应能量。因此用在集成电路制造后段工艺中。优点:对于高的深宽比槽有良好的覆盖填充能力。缺点:SiO2膜多孔，因而通常需要回流来去掉潮气并增加膜密度。用TEOS－O3淀积SiO2*APCVDTEOS-O3改善后的台阶覆盖**二、氮化硅薄膜1.氮化硅薄膜在集成电路中的主要应用,有三个方面:(1)用作为硅选择氧化和等平面氧化的氧化掩膜；(2)钝化膜；(3)电容介质。氮化硅的化学汽相淀积:中等温度(780～820℃)的LPCVD或低温(300℃)PECVD方法淀积*2.低压化学气相淀积氮化硅薄膜A.氮化硅的低压淀积方程式：氮化硅的低压化学气相淀积主要通过硅烷、二氯二氢硅与氨在700-8000C温度范围内反应生成。主要反应式如下LPCVD3SiH2Cl2+7NH3?Si3N4?+3NH4CL?+3HCl?+6H2?PECVD3SiH4+4NH3?Si3N4+12H2*3.等离子体增强化学气相淀积氮化硅薄膜A.等离子淀积优点及方程式：等离子增强CVD的突出优点是淀积温度低，最常用的温度是300－3500C。等离子体增强化学气相淀积氮化硅，常由SiH4与氨或SiH4与氮在氩等离子气氛下反应，其反应式如下：SiH4+NH3→SiNH+3H2２SiH4+N2→2SiNH+3H2 *用LPCVD和PECVD氮化硅的性质*高密度等离子体淀积腔Photo11.4*多晶硅的化学汽相淀积:利用多晶硅替代金属铝作为MOS器件的栅极是MOS集成电路技术的重大突破之一，它比利用金属铝作为栅极的MOS器件性能得到很大提高，而且采用多晶硅栅技术可以实现源漏区自对准离子注入，使MOS集成电路的集成度得到很大提高。三.多晶硅薄膜*射频简称RF射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流辉光放电是指低压气体中显示辉光的气体放电现象*PECVD法是采用高频电场激发反应物源分子成等离子状态,在较低温度发生气相化学反应。等离子体是一种电离气体,即活化的原子、分子和电子集合体,整体来说是电中性的。把等离子体应用于化学气相淀积中,在室温或稍高温度下,在高频电场作用下,低压气体放电产生等离子体,活化的反应物质发生化学反应,*SiH4+SiF4+O2+Ar→FSG+揮發物質**半导体薄膜:Si，GaAs介质薄膜:SiO2,BPSG,Si3N4,金属薄膜:Al,Cu在集成电路制备中,许多材料由淀积工艺形成*SiliconsubstrateOxide宽长厚与衬底相比薄膜非常薄