【正文】 氧化的掩蔽膜： 氧很難透過 Si3N4， SiO2作為緩沖層應(yīng)力補償 LPCVD氮化硅： )(6)(6)()(4)(3243322 氣H氣H C l固NSi氣NH氣HS i C l ????)()())(()( 2234 氣H固HNSi氣或NNH氣S i H zyx ???上節(jié)課內(nèi)容小結(jié) 鎢的化學(xué)氣相沉積 在集成電路互連系統(tǒng)中，鎢主要用途有兩個方面： ?填充通孔和接觸孔 ： 對于 特征尺寸小于 1?m的工藝，由于深寬比太大， PVD鋁無法完全填充，而 CVD鎢能夠完全填充。 ?局部互連材料 ：由于鎢的電導(dǎo)率較低，只能用于短程互連線，而鋁和銅仍然用于全局互連。 覆蓋式化學(xué)氣相沉積鎢與回刻 上節(jié)課內(nèi)容小結(jié) CVD 鎢的化學(xué)反應(yīng) （反應(yīng)自停止） 以上兩個反應(yīng)提供鎢核層 沉積較厚的鎢薄膜 )(3(2(3)(2 46 氣固）固）氣 S i FWSiWF ???)(12(2(3)(2 46 氣固）氣）氣 HFWS i HWF ???)(6((3)( 26 氣固）氣）氣 HFWHWF ???上節(jié)課內(nèi)容小結(jié) 硅化鎢的化學(xué)氣相沉積 ploycide（多晶硅 /難熔金屬硅化物）多層?xùn)沤Y(jié)構(gòu) )()(6((2)( 246 氣氣固）氣）氣 HHFW S iS i HWF ????)()(6)((()( 42226 氣氣氣固）氣）氣 H C lHFS i C lW S iClS i HWF ????? 采用 DCS和 WF6反應(yīng)生成 WSix薄膜的 臺階覆蓋好一些 ，且碎裂 剝落也不太嚴(yán)重 ，因而用 DCS取代了 SiH4進行 CVD硅化鎢。 上節(jié)課內(nèi)容小結(jié) TiN的化學(xué)氣相沉積 在 ULSI互連系統(tǒng)中，使用鋁合金、銅、鎢等金屬作為互連線或者填充接觸孔和通孔，在這層金屬下面要先淀積一層 TiN薄膜。其作用是： ?對于鋁合金層，它作為 擴散阻擋層 防止在金屬互連層之間形成接觸點； ?對于鎢或銅的覆蓋層，它既作為擴散阻擋層又作為 附著層 ，稱為襯墊。 CVD的 TiN薄膜保形性好，可以形成理想的填充 LPCVD： 沉積溫度高， 600度以上，超過了 Al能承受的范圍，只能用于接觸孔的淀積。 MOCVD： 淀積溫度低， 400度以下，在接觸孔和通孔中都能使用。 上節(jié)課內(nèi)容小結(jié) 優(yōu)點： ① CVD鋁對接觸孔有很好的填充性； ②較低的電阻率 (與鎢相比 )； ③一次完成填充和互連。 MOCVD Al：沉積溫度低 200度 Al的有機化合物 有毒、易燃、 接觸水會爆炸，必須密封保存，合理操作。 化學(xué)性質(zhì)活潑，必須 低溫保存 ，進入反應(yīng)室前，采取措施以保持穩(wěn)定性 CVD鋁 抗電遷移能力差 ： CVD鋁銅合金 制備復(fù)合層（ CVD鋁 +PVD鋁銅） 鋁的化學(xué)氣相沉積 上節(jié)課內(nèi)容小結(jié) 外延： 是指在單晶襯底 (如硅片 )上，按襯底晶向生長單晶薄膜的工藝過程。 同質(zhì)外延： 生長的外延層和襯底是同一種材料。 異質(zhì)外延： 外延生長的薄膜與襯底材料不同，或者生長化學(xué)組分、物理結(jié)構(gòu)與襯底完全不同的外延層，如 SOS 技術(shù)（在藍寶石或尖晶石上生長硅）。 根據(jù)向襯底輸送原子的方式，外延生長分為三種類型： 氣相外延 (VPE)、 液相外延 (LPE)和固相外延 (SPE)。 在硅工藝中主要采用 氣相外延 技術(shù)，能夠 很好地控制外延層厚度、雜質(zhì)濃度、晶體完整性 。 缺點是必須在 高溫 下進行，加重了擴散效應(yīng)和自摻雜效應(yīng)，影響對外延層摻雜的控制。 化學(xué)反應(yīng)過程 生長硅外延層的硅源有很多種，研究發(fā)現(xiàn)每種源的反應(yīng)過程都存在很多中間產(chǎn)物。以 SiCl4為例， 總反應(yīng)： 發(fā)現(xiàn)反應(yīng)室有四種物質(zhì)存在： SiCl4， SiHCl3， SiH2Cl2和 HCl。 中間反應(yīng)： 以上反應(yīng)均為氣相反應(yīng)，產(chǎn)物 SiCl2吸附于襯底表面生成固態(tài) Si原子。 HC lS iHC lHS iC l ??? 324)(4)()(2)( 24 氣固氣氣 H C lSiHS iC l ???HC lS iC lHS iC l 2224 ???HC lClS iHHS iH C l ??? 2223H C lS iC lS iH C l ?? 232222 HS iC lClS iH ??HC lSiHS iC l 222 ???422 S iC lSiS iC l ??如圖所示， SiCl4濃度隨水平距離的增加而減小，其他三種成份濃度隨離入氣口的水平距離增加而上升 。 相比之下，用 SiCl4作為硅源 生長外延層的激活能 （ ） 最高 ， SiHCl3（ ） 和 SiH2Cl2（ ）的 激活能依次減小 。 反應(yīng)都是先形成 SiCl2，最終生成硅。 SiCl2被認(rèn)為是氣相外延中的最主要反應(yīng)劑。 所有的反應(yīng)都是可逆的，在適當(dāng)?shù)臒崃W(xué)條件下， 反應(yīng)可以逆向進行 。硅也會在氯硅烷環(huán)境中被腐蝕掉 。 右圖給出的是 SiCl4氫還原法外延過程中生長速率與溫度的關(guān)系。 腐蝕在高溫和低溫時發(fā)生，而外延生長只有在中間溫度才會發(fā)生。 生長速率與溫度之間的關(guān)系 （作業(yè) 2） 如圖是采用不同的硅源時，外延層生長速率與溫度的關(guān)系。 生長速率與硅源有關(guān)，相同溫度下，生長速率從高到低為： SiH SiH2Cl SiHCl3和 SiCl4。 存在兩個生長區(qū)域：（ Grove模型） 高溫區(qū) (B區(qū) ) ： 生長速率與攜帶氣體中所含反應(yīng)劑的分壓近似成線性關(guān)系，對溫度變化不敏感， 生長速率由氣相質(zhì)量輸運控制 。隨著溫度上升，生長速率略有增加，是因為氣相中反應(yīng)劑的擴散能力隨溫度上升有微弱增加。 低溫區(qū) (A區(qū) )： 生長速率對溫度變化非常地敏感。 生長速率是由 表面化學(xué)反應(yīng)控制 ，化學(xué)反應(yīng)激活能約為 ，與所使用的硅源無關(guān)，說明控制反應(yīng)速率的機制相同。研究認(rèn)為 限制機制是反應(yīng)表面對氫的解吸