化学气相沉积

生成两种新化合物 选择依据:淀积温度、膜特性和加工设备要求等
更新时间:2019-11-06 12:36 浏览:161 关闭窗口 打印此页

  第七章 化学气相淀积 桂林电子科技大学职业技术学院 膜淀积 集成电路制造过程中,常需要在衬底上生长固体材料层; 若固体膜三维尺寸中,某一维尺寸(通常指厚度)远远小于另外 两维上的尺寸,称为薄膜,通常描述薄膜厚度的单位是埃。 薄膜淀积:任何在硅片衬底上物理沉淀聚积一层薄膜的工艺。 薄膜特性 硅片加工中可接受的膜必须具备一定特性:台阶 覆盖能力、深宽比间隙填充能力、厚度均匀性、可 控化学剂量、膜纯度与密度、膜应力、电学特性与 粘附性等。 深宽比间隙填充能力 深宽比用于描述小间隙尺寸,高宽深比的膜淀积容 易产生夹断或空洞,因此进行无空洞、均匀填充是薄 膜淀积工艺的重点。 其他性质 厚度均匀性:需淀积处薄膜的厚度均匀一致性,薄膜厚度影 响材料电阻,进而影响器件电特性; 可控化学剂量:化学反应处于动态平衡状态,反应式两端参 与反应物质的量决定了淀积所得膜组分; 膜纯度和密度:纯度和密度决定影响膜质量的化学元素或原 子的多少和膜层中针孔或空洞多少; 膜应力往往会导致硅片变形,造成膜的开裂与分层等;膜的 电特性和粘附性对器件可靠性和膜层质量有重要影响。 薄膜生长步骤 膜淀积过程有三个不同阶段: 第一步,晶核的形成:成束的稳定小晶核; 第二步,聚集成束—岛生长:岛束沿随机方向生长; 第三步,形成连续的膜:岛束汇集并延伸铺展; 膜淀积技术 硅片的表面淀积会在硅片上形成一层连续的薄 膜,成膜物质来自外部源,其中源种类可分为气 体源和固体源。 按淀积工艺涉及的反应方式分为: 化学气相淀积 (Chemical Vapor Deposition,CVD) 物理气相淀积 (Physical Vapor Deposition,PVD) 化学气相淀积 CVD:在反应室内,气态反应物经化学反应生成固态物 质并淀积在硅片表面的薄膜淀积技术; PVD:通过蒸发、电离或溅射等过程,产生固态粒子沉 积在硅片表面或继续与气体反应得到所需薄膜。 CVD的基本特征: 1、产生化学变化(化学反应或热分解); 2、膜中所有材料都来源于外部的源; 3、CVD工艺中反应物必须以气相形式参与反应; CVD化学过程 CVD包括的五种基本化学反应过程: 1、高温分解:无氧条件下加热分解化合物(化学键断裂); 2、光分解:利用辐射能使化合物化学键断裂; 3、还原反应:化合物分子与氢气发生的反应; 4、氧化反应:反应物与氧发生的反应; 5、氧化还原反应:氧化与还原反应的组合,生成两种新化合物 选择依据:淀积温度、膜特性和加工设备要求等因素。 CVD化学原理与步骤 原理:气相反应物中生长晶体的复相物理-化学过程 第一步:气体传输至淀积区域 第二步:膜先驱物的形成与输运 第三步:膜先驱物粘附与扩散 第四步:表面反应,导致膜淀积和副产物的形成 第五步:副产物的移除(表面和反应腔) CVD传输和反应步骤 CVD反应控制要点 温度与反应速率的限制:温度升高,表面反应速度增加, 过程速率最慢环节决定整个淀积过程的速度。 常压下,CVD速率不会超过主气体流质量传输速率质量传输限制淀积工艺。 低压下,表面反应速度较低,淀积速度受表面反应 速度限制-反应速度限制CVD工艺 CVD气体流动对淀积膜的均匀性有较大影响,要求有 足够量的分子在合适的时间出现在合适的反应区域。 CVD气体流动 CVD方法分类 不同的CVD工艺具有不同的反应腔设计, CVD反应依据 反应腔中的压力可分为常压CVD(APCVD)和减压CVD, 其中减压CVD又分为低压CVD(LPCVD)、等离子增强减 压CVD(PECVD)及高密度等离子增强CVD。 各类CVD反应的区别主要在于环境压力的高低和输入能 量方式的不同。 APCVD属于质量传输限制CVD工艺的一种,必须保证 反应气体能等量到达每片硅片。 APCVD LPCVD LPCVD属于反应速度限制CVD工艺的一种,在减压的条 件下,增加反应气体扩散以获得更高的气体质量传输不再 影响CVD反应速度,严格控制温度可在大量硅片表面淀积 形成均匀的膜。 由于低压,LPCVD中的边界层距离硅片表面更远,边界 层分子密度低,使得反应气体很容易通过边界层,使硅片 表面接触足够的反应气体分子:反应速度限制工艺。 LPCVD

  CVD的原理与工艺_工学_高等教育_教育专区。第七章 化学气相淀积 桂林电子科技大学职业技术学院 膜淀积 集成电路制造过程中,常需要在衬底上生长固体材料层; 若固体膜三维尺寸中,某一维尺寸(通常指厚度)远远小于另外 两维上的尺寸,称为薄膜

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