第四講淀積工藝(半導(dǎo)體制造技術(shù))(編輯修改稿)
2025-03-05 05:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 硅襯底反應(yīng)副產(chǎn)物反應(yīng)物的擴(kuò)散Figure 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian Serda硅片表面的氣流 氣流 邊界層 氣流滯留層Figure 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian SerdaCVD 反應(yīng)中的壓力 如果 CVD發(fā)生在低壓下，反應(yīng)氣體通過邊界層達(dá)到表面的擴(kuò)散作用會顯著增加。這會增加反應(yīng)物到襯底的輸運(yùn)。在 CVD反應(yīng)中低壓的作用就是使反應(yīng)物更快地到達(dá)襯底表面。在這種情況下，速度限制將受約于表面反應(yīng)，即在較低壓下 CVD工藝是反應(yīng)速度限制的 。? CVD 過程中的摻雜 CVD淀積過程中，在 SiO2中摻入雜質(zhì)對硅片加工來說也是很重要。例如，在淀積 SiO2的過程中，反應(yīng)氣體中加入 PH3后，會形成磷硅玻璃?；瘜W(xué)反應(yīng)方程如下： SiH4(氣 )+2PH3(氣 )+O2(氣 ) SiO2(固 )+2P(固 )+5H2(氣 )電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian Serda 在磷硅玻璃中，磷以 P2O5的形式存在，磷硅玻璃由 P2O5和 SiO2的混合物共同組成；對于要永久黏附在硅片表面的磷硅玻璃來說， P2O5 含量（重量比）不超過 4％，這是因?yàn)榱坠璨ＡВ?PSG）有吸潮作用。 應(yīng)用高密度等離子體 CVD可以在 600～650℃ 的溫度下淀積 PSG，由于它的淀積溫度、相對平坦的表面、好的間隙填充能力，近來也常采用 PSG作為第一層層間介質(zhì)（ ILD1）。在SiO2中引入 P2O5可以減小膜應(yīng)力，進(jìn)而改進(jìn)膜的完整性。摻雜會增加玻璃的抗吸水性。 PSG層還可以有效地固定離子雜質(zhì)。離子會吸附到磷原子上，因而不能通過 PSG層擴(kuò)散達(dá)到硅片表面。電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian SerdaCVD 淀積系統(tǒng)? CVD 設(shè)備設(shè)計(jì)– CVD 反應(yīng)器的加熱– CVD 反應(yīng)器的配置– CVD 反應(yīng)器的總結(jié)? 常壓 CVD（ APCVD ）? 低壓 CVD（ LPCVD）? 等離子體輔助 CVD? 等離子體增強(qiáng) CVD（ PECVD）? 高密度等離子體 CVD（ HDPCVD） 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian SerdaCVD 反應(yīng)器類型Figure 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian Serda各種類型 CVD 反應(yīng)器及其主要特點(diǎn)Table 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian Serda連續(xù)加工的 APCVD 反應(yīng)爐硅片膜反應(yīng)氣體 2反應(yīng)氣體 1惰性分隔氣體(a) 氣體注入類型N2反應(yīng)氣體加熱器N2 N2 N2N2 N2硅片(b) 通氣類型Figure 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian SerdaAPCVD TEOSO3改善后的臺階覆蓋Figure 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian Serda? 用 TEOS－ O3淀積 SiO2 TEOS是正硅酸乙脂。分子式為 Si(C2H5O4)，是一種液體。臭氧（ O3）包含三個(gè)氧原子，比氧氣有更強(qiáng)的反應(yīng)活性，因此，這步工藝可以不用等離子體，在低溫下（如 400℃ ）進(jìn)行，因?yàn)椴恍枰入x子體， O3就能是 TEOS分解，因此反應(yīng)可以在常壓（ APCVD,760托）或者亞常壓 (SACVD， 600托 )下。淀積的二氧化硅薄膜改善了臺階覆蓋輪廓，均勻性好，具有作為絕緣介質(zhì)優(yōu)異的電學(xué)特性。 優(yōu)點(diǎn) ：對于高的深寬比槽有良好的覆蓋填充能力。 缺點(diǎn) ： SiO2膜多孔，因而通常需要回流來去掉潮氣并增加膜密度。電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian SerdaPSG 回流后平坦化的表面回流后PSG回流前PSG金屬或多晶硅Figure 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian SerdaLPCVD 與 APCVD相比， LPCVD系統(tǒng)有更低的成本、更高的產(chǎn)量及更好的膜性能，因此應(yīng)用更為廣泛。為了獲得低壓，必須在中等真空度下阿（約 ～ 5托），反應(yīng)溫度一般在 300～ 900℃ ，常規(guī)的氧化爐設(shè)備就可以應(yīng)用。 LPCVD的反應(yīng)室通常是反應(yīng)速度限制的。在這種低壓條件下，反應(yīng)氣體的質(zhì)量傳輸不再限制反應(yīng)的速度。 不同于 APCVD的是， LPCVD反應(yīng)中的邊界層由于低壓的緣故，距離硅片表面更遠(yuǎn)（見下圖）。邊界層的分子密度低，使得進(jìn)入的氣體分子很容易通過這一層擴(kuò)散，是硅片表面接觸足夠的反應(yīng)氣體分子。一般來說， LPCVD具有優(yōu)良的臺階覆蓋能力。電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian Serda硅片表面的邊界層連續(xù)氣流淀積膜 硅襯底邊界層反應(yīng)物擴(kuò)散Figure 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian SerdaLPCVD Reaction Chamber for Deposition of Oxides, Nitrides, or Polysilicon三溫區(qū)加熱部件釘式熱電偶
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1