第6讲 低压化学气相沉积资料
50页1、微机电系统制程微机电系统制程 Microfabrication technology 第六讲:低压化学气相沉积第六讲:低压化学气相沉积 虞益挺虞益挺 乔大勇乔大勇 Outline Fundamentals1 2Exercises 设备结构及原理设备结构及原理 设备操作流程设备操作流程 常见故障及排除常见故障及排除 薄膜淀积之薄膜淀积之LPCVDLPCVD 几种淀积模型几种淀积模型 薄膜质量评价薄膜质量评价 设备日常维护设备日常维护 注意事项注意事项 1、Fundamentals-薄膜淀积之薄膜淀积之LPCVD 1、Fundamentals-薄膜淀积之薄膜淀积之LPCVD 各种薄膜淀积方法各种薄膜淀积方法 化学气相淀积化学气相淀积(CVD) Oxidation Low Pressure (LPCVD) Plasma Enhanced (PECVD) 溅射溅射(Sputtering) RF DC 蒸镀蒸镀(Evaporation) Thermal Electron-beam Flash 外延外延(Epitaxy) Vapor Phase (VPE) Liquid Phase (LPE) M
2、olecular Beam (MBE) 电化学沉积电化学沉积(Electrochemical (Electrochemical Deposition)Deposition) 旋涂旋涂(Spin coating) Spin-on glass (SOG) Polyimide (PI), photoresist PZT 常见薄膜:常见薄膜:SCS、SiO2、Si3N4、PolySi、Metals、Polymer 1、Fundamentals-薄膜淀积之薄膜淀积之LPCVD 反应速率:由反应速率:由温度温度控制控制 化学气相淀积化学气相淀积(CVD):反应气体的输运气体流量:反应气体的输运气体流量 低压:增加了气体的输运速率低压:增加了气体的输运速率 低压化学气相淀积低压化学气相淀积( (LPCVD): 分子的平均自由程:一个分子在运动过分子的平均自由程:一个分子在运动过 程中程中 与其他分子碰撞前所行进的距与其他分子碰撞前所行进的距 离。离。 低压化学气相沉积低压化学气相沉积 1、Fundamentals-薄膜淀积之薄膜淀积之LPCVD 反应速率反应速率(R): 其中其中, , Ea表示活化
3、能表示活化能(activation energy, eV), k为波兹曼常数为波兹曼常数( (Boltzmann constant), T为为 温度温度(K)。 高温高温 反应速率反应速率 反应气体的传输速率反应气体的传输速率 受气体传输速率的限制受气体传输速率的限制 低温低温 反应速率反应速率 SiO2:P + by-products 更好的流动性:良好的台阶覆盖性能;作为牺牲层材料:更高的刻蚀速率更好的流动性:良好的台阶覆盖性能;作为牺牲层材料:更高的刻蚀速率 (BSG/BPSG) 1、Fundamentals-薄膜淀积之薄膜淀积之LPCVD 氧化硅薄膜氧化硅薄膜(Silicon dioxide) 1、Fundamentals-薄膜淀积之薄膜淀积之LPCVD 氮化硅薄膜氮化硅薄膜(Silicon Nitride) 反应方程式:反应方程式: 3SiH4+ 4NH3 Si3N4+ 12H2 x SiCl2H2+ y NH3 SixNy+ 2xHCl + 3y/2H2 T: 700900 ;P: 0.20.5Torr 缺陷数较缺陷数较PECVD少少 PECVD:250-350 , Si/
4、N ratio:0.8-1.2,应力可控应力可控 用途:电气用途:电气/ /热绝缘层、钝化层、掩膜层、刻蚀阻止层热绝缘层、钝化层、掩膜层、刻蚀阻止层 1、Fundamentals-薄膜淀积之薄膜淀积之LPCVD 氮化硅薄膜氮化硅薄膜(Silicon Nitride) 1、Fundamentals-薄膜淀积之薄膜淀积之LPCVD 多晶硅薄膜多晶硅薄膜(Poly silicon) 反应方程式:反应方程式:SiH4 Si + 2H2 T: 580650 ;P: 0.10.4Torr 用途:门电路、大阻值电阻、局部互连、微结构器件层用途:门电路、大阻值电阻、局部互连、微结构器件层 原位原位(in-situ)掺杂掺杂 p p型,型,B2H6,0.005欧欧厘米,淀积速率厘米,淀积速率 n n型,型,AsH3/PH3,0.02欧欧厘米,淀积速率厘米,淀积速率 淀积后掺杂:注入、扩散淀积后掺杂:注入、扩散 PECVD很少用!很少用! 掺杂方式:掺杂方式: 1、Fundamentals-薄膜淀积之薄膜淀积之LPCVD 淀积过程淀积过程 反应源气体在热的硅片表面发生化学反应,生成固体薄膜!反应源气体在热
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