物理氣相淀積上ppt課件(已修改)
2025-01-27 02:42 本頁面
【正文】 第五章 物理氣相淀積 內(nèi)容 ?概述 ?真空技術(shù) ?蒸發(fā) ?濺射 ?薄膜淀積機(jī)理 概述 ?形成薄膜技術(shù)：薄膜生長(zhǎng)技術(shù)、薄膜淀積技術(shù) ?薄膜生長(zhǎng)技術(shù)：專指襯底材料也是形成薄膜的元素之一，（如硅的熱氧化生長(zhǎng)二氧化硅） ?薄膜淀積技術(shù)：薄膜形成過程中不消耗晶片或襯底材料， ?薄膜淀積技術(shù)一般可分為兩類： ?化學(xué)氣相淀積（ CVD）：利用化學(xué)反應(yīng)生成所需的薄膜材料，常用于各種介質(zhì)材料和半導(dǎo)體材料的淀積，如二氧化硅、多晶硅、氮化硅等，但是隨著 CVD技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。 ?物理氣相淀積（ PVD）：利用物理機(jī)制制備所需薄膜材料，常用于金屬薄膜的制備淀積，包括蒸發(fā)和濺射等。 ?其它淀積技術(shù)還包括離子鍍膜、溶液鍍膜（化學(xué)反應(yīng)沉積、陽極氧化法、電鍍法等）、旋轉(zhuǎn)涂布法等 薄膜淀積是芯片加工過程中一個(gè)至關(guān)重要的工藝步驟， 通過淀積工藝可以在硅片上生長(zhǎng)各種 導(dǎo)電薄膜層 和 絕緣薄膜層 。 各種不同類型的薄膜淀積到硅片上 ， 在某些情況下 ，這些薄膜成為器件結(jié)構(gòu)中的一個(gè)完整部分 ， 另外一些薄膜則充當(dāng)了工藝過程中的犧牲品 ， 并且在后續(xù)的工藝中被去掉 。 在 SSI和 MSI IC時(shí)代 ， 蒸發(fā)是主要的金屬化方法 。 由于蒸發(fā)臺(tái)階覆蓋的特性差 ， 所以后來被濺射取代 。 本章主要介紹物理氣相淀積工藝中的蒸發(fā)和濺射 真空知識(shí) 微電子工藝中所用的真空技術(shù)： 1) 氣體分子的質(zhì)量輸運(yùn)機(jī)制：低壓 CVD 2) 等離子體產(chǎn)生機(jī)制：濺射、等離子體增強(qiáng) CVD、反應(yīng)離子刻蝕 3) 無污染的加工環(huán)境：蒸發(fā)、分子束外延 4) 氣體分子的長(zhǎng)程輸運(yùn)：離子注入 真空基礎(chǔ)知識(shí) ?真空 ：低于一個(gè)大氣壓的氣體空間，和正常的大氣相比是比較稀薄的氣體狀態(tài)。 ?標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 ：在溫度為 20℃ ，相對(duì)濕度為 60％時(shí)的大氣壓強(qiáng)， 1 atm＝ 101325Pa＝ ＝ 760torr， ?壓強(qiáng)單位 ： 帕斯卡 (Pa)：國(guó)際單位制壓強(qiáng)單位， 1Pa=1N/m2 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（ atm）： 1 atm＝ 101325Pa 乇 (Torr)： 1torr＝ 1 /760atm＝ 1mmHg 毫巴 (mbar)： 1mbar=102Pa ? 真空度 ：低于大氣壓的氣體稀薄程度。 ? 真空區(qū)域劃分 ：粗真空、低真空、高真空、超高真空 1) 粗真空 （ 1 105Pa～ 1 102Pa），氣態(tài)空間的特性和大氣差不多，氣體分子的平均自由程短； 2) 低真空 （ 1 102Pa～ 1 10－ 1Pa），每立方厘米的氣體分子數(shù)為 1016～ 1013個(gè)，此真空區(qū)域由于分子數(shù)減少，分子的平均自由程和容器的尺寸相當(dāng)； 3) 高真空 （ 1 10－ 1Pa～ 1 10－ 6Pa），氣體分子的平均自由程大于一般容器的線度。 4) 超高真空 （＜ 1 10－ 6Pa），此時(shí)每立方厘米的氣體分子數(shù)在 1010個(gè)以下，超高真空的用途之一是得到純凈的氣體，其二是可獲得純凈的固體表面。 ? 氣體動(dòng)力學(xué)理論推導(dǎo)的幾個(gè)公式： 氣體分子的平均速率： 氣體分子的平均自由程 ： 氣體分子處于無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，它除了與容器壁發(fā)生碰撞外，氣體分子之間還經(jīng)常發(fā)生碰撞。每個(gè)分子在連續(xù)兩次碰撞之間的路程稱為 “ 自由程 ” －－其統(tǒng)計(jì)平均值稱為平均自由程。 根據(jù)理想氣體定律 , 代入上式，得到 mkTc?8??nd 221?? ?kTPVNn ??PdkT22 ?? ?式中 d為分子直徑， P為腔體壓強(qiáng)；n為單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)；式中 m為氣體分子質(zhì)量， 注意： 這些公式只是在 時(shí)適用 ,L為腔體的特征長(zhǎng)度 L???? 真空的獲得 ： ? 真空系統(tǒng)的組成：待抽空的容器（真空室）、獲得真
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