微电子工艺(6)化学气相淀积 - PRINT.ppt

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1、第7章化学气相淀积(ChemicalVaporDeposition)第3单元薄膜制备1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27.1CVD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

2、。3CVD分类可以按照工艺特点、工艺温度、反应室压力、反应室壁温和化学反应的激活方式等分类。常压化学气相淀积（APCVD）低压化学气相淀积（LPCVD）等离子增强化学气相淀积（PECVD）金属有机物化学气相淀积（MOCVD）激光诱导化学气相淀积（LCVD）微波等离子体化学气相淀积（MWCVD）按气压分类按反应激活能分类4CVD用途与特点CVD主要用于制备介质薄膜（SiO2、Si3N4），ploy-Si薄膜，金属化系统中用到的钨、硅化物等金属、金属硅化物薄膜；CVD工艺制备的薄膜具有较好地性质，如附着性好，保形覆盖能力较高。57.2CVD工艺原理(1)气体进

3、入，气流是粘滞流，主气流区是层流，在衬底表面形成“边界层”;(2)反应剂扩散穿过“边界层”到达衬底表面;(3)反应剂被吸附在衬底表面;(4)在衬底表面发生反应、成核、生长成膜；(5)反应后的气相副产物排出反应室7.2.1薄膜淀积过程67.2.1薄膜淀积过程CVD与VPE相似，也可分为气相质量输运和表面化学反应两过程。气相质量输运过程：以扩散实现表面化学反应过程：衬底温度较外延低、淀积速率过快、衬底表面可以不是单晶，因此，淀积薄模是多晶或非晶薄膜。立式反应器中浮力驱动的再循环流77.2.2薄膜淀积速率及影响因素81966年建立的Grove模型简化了化学气相淀

4、积过程，认为控制薄膜淀积速率的是两个步骤：一是气相质量输运过程中的反应剂气相扩散穿越边界层到达衬底表面步骤；二是表面化学反应过程中的化学反应步骤。从Grove模型出发，用动力学方法研究化学气相淀积，推导出薄膜生长速率的表达式气体薄膜衬底CgCsJgJsGrove模型反应剂在表面反应生成薄膜（与热氧化不同，没有反应剂溶入氧化膜并在膜内扩散），反应剂分子的气相扩散流密度Jg为：1、生长动力学9hg=Dg/δ是质量输运系数稳态时，两类粒子流密度应相等，则有：可得：ks是表面化学反应系数10在衬底表面化学反应消耗的反应剂分子流密度Js为：设：Y是气体中反应剂的摩尔

5、百分比CT是主气流区单位体积的分子总数薄膜淀积速率N是单位体积薄膜原子数，多晶硅N=5×1022cm-3Y一定时，G由hg和ks中较小者决定1、如果hg>>ks，则Cs→Cg，称表面化学反应速率控制过程2、如果hg<>hgG=CThgY/Nks<

6、/2表面反应控制，ks<

7、底温度相同，特别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17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出相同厚度的薄膜。到达角（arrivalangle）：反应剂能够从各方向到达表面的某一点，这全部方向角就是该点的到达角。遮蔽（Shadowing）效应：衬底表面上的图形对反应剂气体分子直线运动的阻挡作用。一般到达角θ越大淀积速率越大影响台阶覆盖因素三种机制影响反应气体分子到衬底表面的特殊位置影响台阶覆盖因素很多：薄膜种类、淀积方法、反应剂系统和工艺条件（T、P、v）对具体薄膜淀积找出主要影

8、响因素，综合考虑，从而进行工艺控制187.2.3薄膜内应力内应力有