【文章內容簡介】 ：被濺射出的原子動能很大，1050eV（蒸發(fā)： ）；故， 還可實現離子注入。n 優(yōu)點：臺階覆蓋好（遷移能力強）。第六章 化學氣相淀積n 定義：一種或數種物質的氣體，以某種方式激活后，在襯 底發(fā)生化學反應，并淀積出所需固體薄膜的生長技術。CVD工藝的特點 CVD工藝的溫度低，可減輕硅片的熱形變，抑制缺 陷的生成，減輕雜質的再分布，適于制造淺結器件及 VLSI；n 薄膜的成分精確可控、配比范圍大，重復性好；n 淀積速率一般高于物理淀積，厚度范圍大；n 膜的結構完整致密，與襯底粘附好，臺階覆蓋性好。 CVD的基本過程①傳輸：反應劑從氣相(平流主氣流區(qū))經附面層（邊界層） 擴散到（Si）表面；②吸附：反應劑吸附在表面；③化學反應：在表面進行化學反應，生成薄膜分子及副產 物；④淀積：薄膜分子在表面淀積成薄膜；⑤脫吸：副產物脫離吸附；⑥逸出：脫吸的副產物和未反應的反應劑從表面擴散到氣 相(主氣流區(qū))，逸出反應室。 Grove模型hg氣相質量轉移系數ks表面化學反應速率Cs = Cg/(1+ks/hg)兩種極限：a. hg ks時， Cs → Cg ，n 反應控制；b. hg ks時， Cs → 0，n 擴散控制；n Grove模型一般表達式： G=[kshg/(ks+hg)](CT/N1)Y，（Cg=YCT） n 兩個結論： (無稀釋氣體）或Y（有稀釋氣體）成正比； ，G由ks 、hg中較小者決定：n hg ks，G=（CTksY)/N1 ，反應控制；hg ks，G=（CThgY)/N1 ，擴散控制；n 影響淀積速率的因素①主氣體流速Um 結論：擴散控制的G與Um1/2成正比②淀積速率與溫度的關系n 低溫下，hg ks， 反應控制過程，故 G與T呈指數關系；n 高溫下，hg ks， 質量輸運控制過程， hg對T不敏感，故 G趨于平穩(wěn)。 CVD技術1. APCVD（常壓 CVD ）n 定義：氣相淀積在1個大氣壓下進行；n 淀積機理：氣相質量輸運控制過程。n 優(yōu)點：淀積速率高（100nm/min）；操作簡便；n 缺點：均勻性差；臺階覆蓋差； 易發(fā)生氣相反應，產生微粒污染。n 可淀積的薄膜：Si外延薄膜；SiOpolySi、Si3N4薄 膜。2. LPCVD（低壓 CVD ）n 定義：在27－270Pa壓力下進行化學氣相淀積。n 淀積機理：表面反應控制過程。n 優(yōu)點：均勻性好（177。3－5％，APCVD： 177。10％）； 臺階覆蓋好；效率高、成本低。n 缺點：淀積速率低；溫度高。n 可淀積的薄膜： polySi、 Si3N4 、 SiOPSG、 BPSG、W等。3. PECVD（等離子體增強CVD）n 定義: RF激活氣體分子（等離子體）,使其在低溫 （室溫）下發(fā)生化學反應，淀積成膜。n 淀積機理：表面反應控制過程。n 優(yōu)點：溫度低（200－350℃）；更高的淀積速率；附著 性好；臺階覆蓋好；電學特性好；n 缺點：產量低；n 淀積薄膜：金屬化后的鈍化膜（ Si3N4 ）；多層布 線的介質膜（ Si3N4 、SiO2）。 CVD多晶硅n 工藝：LPCVD熱分解（通常主要采用）；氣體源：氣態(tài)SiH4；總反應式： SiH4（吸附) = Si（固體)+2H2(g)n 特點： ①與Si及SiO2的接觸性能更好； ②臺階覆蓋性好。n 缺點： SiH4易氣相分解。n 用途：歐姆接觸、柵極、互連線等材料。 CVD SiO2的方法1. 低溫CVD ①氣態(tài)硅烷源 n 硅烷和氧氣： APCVD、LPCVD、PECVD n 硅烷和N2O（NO） ：PECVDn 優(yōu)點：溫度低；反應機理簡單。n 缺點：臺階覆蓋差。 ②液態(tài)TEOS源：PECVDn 淀積機理： Si(OC2H5)4+O2 250425℃ SiO2+H2O+CXHYn 優(yōu)點：安全、方便；厚度均勻；臺階覆蓋好。n 缺點：SiO2膜質量較熱生長法差； SiO2膜含C、有機原子團。2. 中溫LPCVD SiO2n 溫度：680730℃n 化學反應：Si(OC2H5)4 → SiO2+2H2O+4C2H4n 優(yōu)點：較好的保形覆蓋； 缺點：只能在Al層淀積之前進行。 CVD Si3N4n Si3N4薄膜的用途： ①最終鈍化膜和機械保護層； ②掩蔽膜：用于選擇性氧化； ③DRAM電容的絕緣材料； ④MOSFETs中的側墻； ⑤淺溝隔離的CMP停止層。第七章 外延216。 定義：在單晶襯底上，按襯底晶向生長一層新的單 晶薄膜的工藝技術。n 應用 ①雙極器件與電路： 輕摻雜的外延層——較高的擊穿電壓； 重摻雜的襯底降低集電區(qū)的串聯(lián)電阻。 ②CMOS電路： 避免了閂鎖效應：降低漏電流。216。 外延的分類 ①按工藝分類：n 氣相外延（VPE）：硅的主要外延工藝；n 液相外延（LPE）：ⅢⅤ化合物的外延；n 固相外延（SPE）：離子注入退火過程；n 分子束外延（MBE，Molecular Beam Epitaxy） 外延生長模型216。