化学气相淀积ppt课件.ppt

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1、第7章化学气相淀积(ChemicalVaporDeposition)微电子工艺(6)—薄膜技术田丽第7章化学气相淀积(CVD)7.1CVD概述7.2CVD工艺原理7.3CVD工艺方法7.4二氧化硅薄膜的淀积7.5氮化硅薄膜淀积7.6多晶硅薄膜的淀积7.7CVD金属及金属化合物薄膜7.1CVD概述化学气相淀积(ChemicalVaporDeposition,CVD)是把构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气以合理的流速引入反应室，在衬底表面发生化学反应并在衬底上淀积薄膜的工艺方法。淀积的薄膜是非晶或多晶

2、态，衬底不要求是单晶，只要是具有一定平整度，能经受淀积温度即可。CVD淀积分类常压化学气相淀积（APCVD,Atmosphericpressurechemicalvapordeposition）低压化学气相淀积（LPCVD,Lowpressurechemicalvapordeposition）等离子增强化学气相淀积（PECVD,Plasmaenhancedchemicalvapordeposition）金属有机物化学气相淀积（MOCVD,Metal-Organicchemicalvapordepositi

3、on）激光诱导化学气相淀积（LCVD,Laserchemicalvapordeposition）微波等离子体化学气相淀积（MWCVD,Microwaveassistedchemicalvapordeposition）按气压分类按反应激活能分类7.2CVD工艺原理(1)反应剂引入，在衬底表面附近形成“滞留层”(2)反应剂被吸附在硅片表面，并进行化学反应(3)在硅片表面成核、生长成薄膜(4)反应后的气相副产物排出反应室CVD的化学反应条件（1）在淀积温度下，反应剂需有足够高的蒸气压；（2）除淀积物外，反应的其

4、它物质必须是挥发性；（3）淀积物本身必须具有足够低的蒸气压（4）薄膜淀积所用的时间必须足够短----高效率，低成本（5）淀积温度必须足够低----避免对先前工艺影响（6）CVD不允许化学反应的气态副产物进入薄膜（7）化学反应必须在被加热的衬底表面7.2.2薄膜淀积速率及影响因素CVD反应室内的流体动力学反应室工作气体是常压或初真空度，分子平均自由程远小于反应室尺寸，气流是粘滞流。边界层（附面层，滞流层）边界层厚度图7-2立式反应器中浮力驱动的再循环流生长动力学从简单的生长模型出发，用动力学方法研究化学气相

5、淀积推导出生长速率的表达式及其两种极限情况与热氧化生长稍有不同的是，没有了在SiO2中的扩散流Jg是反应剂分子的粒子流密度Js代表在衬底表面化学反应消耗的反应剂分子流密度气体薄膜衬底CgCsJgJsGrove模型hg是质量输运系数（cm/sec）在稳态，两类粒子流密度应相等。这样得到可得：假定Jg正比于反应剂在主气流中的浓度CG与在硅表面处浓度CS之差假定在表面经化学反应淀积成薄膜的速率正比于反应剂在表面的浓度CS，则ks是表面化学反应系数（cm/sec）设Y----在气体中反应剂分子的摩尔百分比Cg

6、----每cm3中反应剂分子数CT----在气体中每cm3的所有分子总数N----形成薄膜的单位体积中的原子数。对硅外延N为5×1022cm-3则薄膜淀积速率Y一定时，G由hg和ks中较小者决定1、如果hg>>ks，则Cs≈Cg-----表面化学反应速率控制过程，有2、如果hg<>hgG=CThgY

7、/N1ks<

8、台阶覆盖特性薄膜内应力薄膜致密性薄膜厚度均匀性薄膜附着性台阶覆盖（保形性）保形覆盖：无论衬底表面有什么样的倾斜图形，在所有图形上面都能淀积有相同厚度的薄膜。在质量输运控制的淀积过程，衬底表面上任何一点所淀积的薄膜厚度取决于到达该点的反应剂数量----由工艺过程压力和吸附原子的迁移性决定吸附原子的迁移率与吸附原子的种类、能量、衬底温度、离子对吸附原子的轰击有关：高温，LPCVD----高保形性低温，APCVD----非保形性到达