《微电子工艺》第5章薄膜淀积与外延技术.pptx

;TextbookandReferences;集成电路工艺流程;目标(Objectives);列出至少三种使用等离子体的IC制程

列出等离子体中重要的三种碰撞

描述平均自由径

解释等离子体在化学气相沉积制程的好处

说出至少两种高密度等离子体系统;超薄膜: ~10nm

薄膜:50nm─10mm

典型薄膜:50nm─1mm

厚膜:~10mm─~100mm;(1)物态;(4)组成;两种常见的薄膜结构;半导体薄膜：Si

介质薄膜：SiO2，Si3N4,BPSG，…

金属薄膜：Al，Cu，W，Ti，…;淀积是指在wafer上淀积一层膜的工艺，淀积薄膜的工艺有很多种，化学气相淀积、物理气相淀积、蒸发等。

化学气相淀积(CVD)是通过气态物质的化学反应在wafer表面淀积一层固态薄膜的工艺。CVD法淀积薄膜可用以下几个步骤解释生长过程：参加反应的气体传输到wafer表面；反应物扩散至wafer表面并吸附在其上；wafer表面发生化学反应，生成膜分子和副产物；膜分子沿wafer表面向膜生长区扩散并与晶格结合成膜；反应副产物随气流流动至排气口，被排出淀积区。;1)化学气相淀积—ChemicalVaporDeposition(CVD)

一种或数种物质的气体，以某种方式激活后，在衬底表面发生化学反应，并淀积出所需固体薄膜的生长技术。

例如：APCVD,LPCVD,PECVD,HDPCVD

2)物理气相淀积—PhysicalVaporDeposition(PVD)

利用某种物理过程实现物质的转移，即将原子或分子转移到衬底(硅)表面上，并淀积成薄膜的技术。

例如：蒸发evaporation，溅射sputtering;除了CVD和PVD外，制备薄膜的方法还有:;外延：在单晶衬底上生长一层新的单晶层，晶向取决于衬底;CMOS栅电极材料；多层金属化电极的导电材料;化学气相沉积[ChemicalVaporDeposition(CVD)]：是通过气态物质的化学反应在衬底上淀积薄膜的工艺方法。;化学气相沉积(CVD)是一种化学气相生长法。

把含有构成薄膜元素的一种或几种化合物的单质气体供给基片，利用加热、等离子体、紫外光以及激光等能源，借助气相作用或在基板表面的化学反应(热分解或化学合成)生长要求的薄膜。

CVD装置的主要部分：反应气体输入部分、反应激活能源供应部分和气体排出部分。

CVD可以制备单晶、多相或非晶态无机薄膜，近年来，已研制出金刚石薄膜、高Tc超导薄膜、透明导电薄膜以及??些敏感功能薄膜。;对薄膜的要求;CVD法制备薄膜具有很多优点，如薄膜组分任意控制、生长温度低于组成物质的熔点、膜层均匀性好、薄膜纯度高、针孔少、结构致密。

CVD分类：;化学气相淀积(CVD)的应用及分类;化学气相沉积的基本原理;CVD法实际上很早就有应用，用于材料精制、装饰涂层、耐氧化涂层、耐腐蚀涂层等。在电子学方面PVD法用于制作半导体电极等。

CVD法一开始用于硅、锗精制上，随后用于适合外延生长法制作的材料上。

表面保护膜一开始只限于氧化膜、氮化膜等，之后添加了由Ⅲ、Ⅴ族元素构成的新的氧化膜，最近还开发了金属膜、硅化物膜等。

以上这些薄膜的CVD制备法为人们所注意。CVD法制各的多晶硅膜在器件上得到广泛应用，这是CVD法最有效的应用场所。;CVD的化学反应热力学;ΔGr与反应系统的化学平衡常数KP有关;反应方向判据：ΔGr0;平衡常数KP的意义：;CVD的(化学反应)动力学;Van’tHoff规则：反应温度每升高10℃，反应速率大约增加2-4倍。这是一个近似的经验规则。;(1)反应剂被携带气体引入反应器后，在衬底表面附近形成“滞留层”，然后，在主气流中的反应剂越过边界层扩散到硅片表面

(2)反应剂被吸附在硅片表面，并进行化学反应;最常见的几种CVD反应类型有：热分解反应、化学合成反应、化学输运反应等。;(1)氢化物;;化学合成反应;;化学输运反应;化学输运反应条件：;源区;F1是反应剂分子的粒子流密度

F2代表在衬底表面化学反应消耗的反应剂分子流密度;hG是质量输运系数(cm/sec);设;Y一定时，v由hG和ks中较小者决定

1、如果hGks，则Cs≈CG，表面反应控制过程

有

2、如果hGks，则CS≈0，质量传输控制过程

有质量输运控制，对温度不敏感;T对ks的影响较hG大许多，因此：

hGks质量传输控制过程出现在高温

hGks表面控制过程在较低温度出现;以硅外延为例(1at