化学气相淀积.ppt

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1、天津工业大学集成电路工艺原理Chap.6化学气相淀积（CVD）CVD的基本概念、特点及应用1CVD的基本模型及控制因素23CVD多晶硅和氮化硅的方法45CVDSiO2的特性和方法CVD系统的构成和分类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（ChemicalVaporDeposition）：——把含有构成薄膜元素的气态反应剂或者液态反应剂的蒸气，以合理的流速引入反应室，并以某种方式激活后在衬底表面发生化学反应并在淀积成膜的一种方法。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天津工业大学集成电路工艺原

2、理CVD的工艺特点CVD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。天津工业大学集成电路工艺原理CVD薄膜的应用浅槽隔离（STI，USG）侧墙掩蔽（Sidewall,USG）前金属化介质层（PMD，PSG、BPSG）

3、金属间介质层（IMD，USG、FSG）钝化保护层（PD，Oxide/Nitride）抗反射涂层（ARC，SiON）天津工业大学集成电路工艺原理天津工业大学集成电路工艺原理浅槽隔离（STI）天津工业大学集成电路工艺原理侧墙掩蔽天津工业大学集成电路工艺原理§6.1CVD模型天津工业大学集成电路工艺原理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；反应的副产物和未反应剂离开衬底表面，排除。天津工业大学集成电路工

4、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。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，如果沿气流方向没有速度梯度，而沿垂

5、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。天津工业大学集成电路工艺原理边界层厚度：雷诺数：Re=ρUL/μ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<

6、

7、统（可选）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天津工业大学集成电路工艺原理冒泡法液态源天津工业大学集成电路工艺原理CVD中常采用的源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：Tw

8、方式：电阻直接加热（热壁式和冷壁式）电感加热或高能辐射灯加热（多为冷壁式）天津工业大学集成电路工艺原理常用的几种CVD系统APCVD系统（AtmosphericPressureCVD）操作简单；较高的淀积速率；适于介质薄膜淀积；易发生气相反应，产生颗粒污染；台阶覆盖性和均匀性