化学气相淀积.pptx
《化学气相淀积.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化学气相淀积.pptx(42页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、天津工业大学 集成电路工艺原理CVD的基本概念化学气相淀积(化学气相淀积(Chemical Vapor DepositionChemical Vapor Deposition):):把含有构成薄膜元素的把含有构成薄膜元素的气态气态反应剂或者液态反应剂的反应剂或者液态反应剂的蒸气蒸气,以,以合理合理的流速引入反应室,并以某种方式的流速引入反应室,并以某种方式激活激活后后在衬底在衬底表面表面发生化学反应并在淀积成膜的一种方法。发生化学反应并在淀积成膜的一种方法。第1页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理CVD氧化膜与热生长氧化膜第2页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理CVD的工艺特点CV
2、D成膜温度远低于衬底的熔点或软点,减轻了对衬底的热形变,减少了沾污,抑制了缺陷的生成,减轻了杂质的再分布,适合于制造浅结分离器件及VLSI电路,而且设备简单,重复性好;薄膜的成分精确可控,配比范围大;淀积速率一般高于PVD,厚度范围广,由几百埃到数毫米,且能大量生产;淀积薄膜结构完整,致密,与衬底粘附性好,且台阶覆盖性能较好;薄膜纯度较差,一般用于制备介质膜。第3页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理CVD薄膜的应用v浅槽隔离(浅槽隔离(STI,USG)v侧墙掩蔽(侧墙掩蔽(Sidewall,USG)v前金属化介质层(前金属化介质层(PMD,PSG、BPSG)v金属间介质层(金属间介质层(
3、IMD,USG、FSG)v钝化保护层(钝化保护层(PD,Oxide/Nitride)v抗反射涂层(抗反射涂层(ARC,SiON)第4页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理第5页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理浅槽隔离(STI)第6页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理侧墙掩蔽第7页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理6.1 CVD模型第8页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理第9页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理CVD的基本过程反应剂在主气流中的输送;反应剂从主气流中扩散通过边界层到达衬底表面;反应剂在表面被吸附;吸附的反应剂在表面发生反应,淀积成膜;反应的副产
4、物和未反应剂离开衬底表面,排除。第10页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理能用于CVD的化学反应必须满足的条件淀积温度下,反应剂必须具备足够高的蒸气压;除淀积物外,反应的其他产物必须是挥发性的;淀积物本身必须具有足够低的蒸气压;化学反应速率必须足够快以缩短淀积时间;淀积温度必须足够低以避免对先前工艺产生影响;化学反应应该发生在被加热的衬底表面,如果在气相发生化学反应,将导致过早核化,降低薄膜的附着性和密度,增加缺陷。第11页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理边界层理论黏滞性流动:当气压较高时(平均自由程远小于反应室尺寸),气体与固体间的摩擦力使紧贴固体表面的气流速度降为零,如果沿气
5、流方向没有速度梯度,而沿垂直气流方向的流速为抛物线型变化,则称为泊松流。边界层(附面层、滞流层)概念:当气体流过硅片表面时,存在着一个速度受到扰动并按抛物线型变化,同时还存在反应剂浓度梯度的薄层被称为边界层,也称为附面层、滞流层。第12页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理边界层厚度:雷诺数:Re=UL/雷诺数表示流体运动中惯性效应与粘滞效应的比值,Re较低时,气流为平流型,Re较大时,气流为湍流型第13页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理 Grove模型F1=hg(Cg-Cs)F2=ksCsCs=Cg/(1+ks/hg)Ks hg时,表面反应控制:G=(Cg ks)/N1hg Ks
6、时,质量输运控制:G=(Cg hg)/N1第14页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理决定ks的主要因素:温度 ksk0exp(-EA/kT)决定hg的主要因素:气体流速,气体成分,系统压力 hg=Dg/s;所以为了保证统一的淀积速率,就必须:对于表面反应控制,保持处处恒定的温度对于质量输运控制,保持处处恒定的反应剂浓度第15页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理淀积速率与温度的关系第16页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理6.2 化学气相淀积系统CVD系统通常包括:气态源或液态源气体输入管道气体流量控制反应室基座加热及控制系统(其他激活方式)温度控制及测量系统减压系统(可选)第
7、17页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理CVD的气体源 气态源(SiH4)许多气体有毒、易燃、腐蚀性强。液态源(TEOS,Tetra-Ethyl-Oxy-Silane)液体气压低,危险性小,运输方便,淀积的薄膜特性好。冒泡法(温度)加热液态源液态源直接注入法第18页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理冒泡法液态源第19页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理CVD中常采用的源第20页/共42页天津工业大学 集成电路工艺原理CVD反应室热源CVD反应室热源:热壁式:Tw=Ts,气流稳定,结构简单,侧壁淀积严重;冷壁式:TwTs,侧壁淀积少,降低了颗粒剥离的污染,减少了反应剂的损耗加热
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化学 气相淀积
限制150内