半導(dǎo)體材料講義--第十一章半導(dǎo)體材料制備(編輯修改稿)
2025-01-04 07:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 技術(shù)手段 1）真空熱蒸發(fā)沉積 ? 真空熱蒸發(fā)沉積是物理氣相沉積技術(shù)的一種。 ? 所謂的物理氣相沉積是指利用某種物理過程，如物質(zhì)的熱蒸發(fā)或在受到粒子轟擊時(shí)物質(zhì)表面原子的濺射等現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)原子從源物質(zhì)到薄膜的可控轉(zhuǎn)移的過程。 ? 所謂的熱蒸發(fā)，是指蒸發(fā)材料在真空室中被加熱到足夠溫度時(shí)，物質(zhì)從固相變成氣相的過程。 飽和蒸氣壓 ? 眾所都知，任何物質(zhì)總在不斷地發(fā)生著固、氣、液三態(tài)變化。 ? 設(shè)在一定環(huán)境溫度 T下，從固體物質(zhì)表面蒸發(fā)出來的氣體分子與該氣體分子從空間回到該物質(zhì)表面的過程能達(dá)到平衡，該物質(zhì)的飽和蒸氣壓為 Ps： ? 飽和蒸氣壓和溫度呈指數(shù)關(guān)系，隨著溫度的升高，飽和蒸氣壓迅速增加。 HRTsP Ke???ΔH為分子蒸發(fā)熱 K為積分常數(shù) R＝ /摩爾 2）化學(xué)氣相沉積 ? 化學(xué)氣相沉積 (CVD)是半導(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的用來沉積多種材料的技術(shù)，包括大范圍的絕緣材料，大多數(shù)金屬材料和金屬合金材料。 ? 從理論上來說，它是很簡單的：兩種或兩種以上的氣態(tài)原材料導(dǎo)入到一個(gè)反應(yīng)室內(nèi)，然后他們相互之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一種新的材料，沉積到晶片表面上。 ? 沉積氮化硅膜 (Si3N4)就是一個(gè)很好的例子，它是由硅烷和氮反應(yīng)形成的。 化學(xué)氣相沉積的優(yōu)點(diǎn) ? 準(zhǔn)確控制薄膜的組分和摻雜水平 ? 可在復(fù)雜的襯底上沉積薄膜 ? 不需要昂貴的真空設(shè)備 ? 高溫沉積可改善結(jié)晶完整性 ? 可在大尺寸基片上沉積薄膜 例子：硅的氣相外延生長 ? 將硅襯底在還原性氣氛中加熱，并輸入硅源氣體，使之反應(yīng)，生成硅原子沉積在襯底上，長出具有與襯底相同晶向的硅單晶層。 ? 主要參數(shù)：襯底溫度，源氣體流量和載氣流量 ? 襯底溫度影響對外延層的晶體完整性和生長速度； ? 源氣體流量影響生長速度； ? 載氣流量影響外延層厚度的均勻性； 硅源 性質(zhì) SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH4 常溫常壓 液體 液體 氣體 氣體 沸點(diǎn) － 112 分子量 Si含量 最佳生長溫度 1150 1100 1050 1000 生長速度 小 中 大 中 空氣中反應(yīng) 冒煙 冒煙 著火 著火 高溫?zé)岱纸? 小 小 中 大 ? SiCl4和 SiHCl3在常溫常壓下是液體，向反應(yīng)器輸運(yùn)時(shí)，需要用輔助設(shè)備，操作麻煩 ? 但源容易獲得高純度 ? SiH2Cl2和 SiH4常溫常壓下是氣體，輸運(yùn)操作簡單，含 Si量高； ? 但源的提純
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