微电子第七章课件

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1、微电子材料与工艺微电子材料与工艺材料物理专业本科生选修课主讲人：张艳辉微电子材料与工艺参考书目：陈力俊主编《微电子材料与制程》2005.3第一版图书馆书号73.6/C46教材：林明祥编著《集成电路制造工艺》机械工业出版社微电子材料与工艺微电子材料与工艺第一章绪论第二章硅的晶体结构和硅单晶体制备第三章氧化及热处理第四章掺杂第五章光刻第六章刻蚀第七章化学汽相沉积第八章物理汽相沉积第九章制版第十章金属化与平坦化第十一章洁净技术第十二章去离子水制备及废水处理第十三章组装工艺第十四章器件的可靠性微电子材料与工艺第

2、七章化学气相淀积§7.1化学气相淀积原理§7.2CVD方法及反应室§7.3CVD法生长的薄膜§7.4外延第一章绪论微电子材料与工艺引言化学汽相淀积（ChemicalVapourDeposition）是指通过气态物质的化学反应在衬底上淀积一层薄膜材料的过程。CVD膜的结构可以是单晶、多晶或非晶态，可以是导体、半导体、绝缘体。CVD技术具有淀积温度低、薄膜成分和厚度易于控制、均匀性和重复性好、台阶覆盖优良、适用范围广、设备简单等一系列优点。利用CVD方法几乎可以淀积集成电路工艺中所需要的各种薄膜，例如掺杂或

3、不掺杂的SiO2、氮化硅、多晶硅、非晶硅、金属（钨、钼）等。第七章化学气相淀积微电子材料与工艺7.1化学气相淀积原理用CVD法淀积薄膜，实际上是从气相中生长晶体的复相物理－化学过程。用CVD法淀积薄膜，其生长过程可分为下列步骤：(1)参加反应的气体混合物被送到衬底表面；(2)反应物分子由主气流扩散到衬底表面；(3)反应物分子吸附在衬底表面上；(4)吸附分子与气体分子之间发生化学反应，生成硅原子和化学反应副产物，硅原子沿衬底表面迁移并结合进入晶体点阵中；(5)反应副产物分子从衬底表面解吸；(6)副产物分子

4、由衬底表面外扩散到主气流中，然后被排出淀积区。§7.1化学气相淀积原理第七章化学气相淀积微电子材料与工艺§7.1化学气相淀积原理第七章化学气相淀积微电子材料与工艺淀积速率速率控制步骤：淀积中各个步骤的生长速率不尽相同，总的淀积速率由其中最慢的某个步骤来决定，这一步骤就称为速率控制步骤。淀积速率的影响因素：在常压下，各种不同硅源淀积硅薄膜的速率与温度有关。在高温区，淀积速率主要由反应剂的分子通过扩散到达衬底表面的扩散速率决定，即步骤(2)决定；在低温区，淀积速率和温度之间成指数关系，这时的淀积速率实际上由

5、吸附分子与气体分子之间发生化学反应的速率决定，即步骤(4)决定。§7.1化学气相淀积原理第七章化学气相淀积微电子材料与工艺§7.1化学气相淀积原理第七章化学气相淀积化学气相淀积的分类按温度可分为：低温CVD(200℃～500℃)；中温CVD(500℃～1000℃)；高温CVD(1000℃～1300℃)按反应压力可分为：常压CVD(一个标准大气压)，即Atmospheric-pressure-CVD，简称APCVD；低压CVD(30～250Pa)，即Low-pressure-CVD，简称LPCVD；按反应

6、器温度分为冷壁和热壁CVD。按反应激活方式可分为：热激活、等离子体激活、光量子激活常用的CVD方法主要有三种：常压化学气相沉积(APCVD)、低压化学淀积(LPCVD)和等离子增强化学气相淀积(PECVD)微电子材料与工艺§7.1化学气相淀积原理第七章化学气相淀积1、Si3N4淀积原理化学气相淀积Si3N4，一般是使含硅的化合物蒸汽在高温下发生化学反应，并在基片表面淀积一层Si3N4膜。常用的几种化合物反应如下：微电子材料与工艺§7.1化学气相淀积原理第七章化学气相淀积2、Al2O3膜淀积原理淀积Al2

7、O3膜的方法有三氯化铝水解法和有机铝化物热分解法。(1)三氯化铝水解法采用三氯化铝淀积Al2O3，其原理是在高温下，氢气和二氧化碳反应生成水，而水使三氯化铝氧化(水解)生成Al2O3，并淀积在衬底表面上。微电子材料与工艺§7.1化学气相淀积原理第七章化学气相淀积2、Al2O3膜淀积原理(2)有机铝化物热分解法三甲基铝[Al(CH3)3]化学性质活泼，反应温度在275℃～475℃之间.2Al(CH3)3+12O2→Al2O3↓+3H2O↑+6CO2↑微电子材料与工艺§7.1化学气相淀积原理第七章化学气相淀

8、积3、磷硅玻璃(PSG)淀积法PSG可以在扩散时形成，也可以在化学气相淀积时产生。化学淀积法是用氮气携带硅烷(SiH4)和三氯氧磷(POCl3)进入淀积反应室，并与氧气进行化学反应，当衬底加热到450℃时，硅片表面就淀积一层有一定厚度的PSG。微电子材料与工艺§7.1化学气相淀积原理第七章化学气相淀积4、多晶硅的淀积法制备多晶硅大多采用硅烷热分解法。被稀释的SiH4由氢气(或氩气)携带进入反应室，在高温下发生化学反应，生成多晶硅和氢气。微电