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第3章_7_外延工艺.ppt

第3章_7_外延工艺.ppt

上传者: 艾尔小茜茜 2018-05-06 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《第3章_7_外延工艺ppt》,可适用于工程科技领域,主题内容包含外延工艺外延工艺属于化学气相淀积化学气相淀积(CVD)是利用化学反应的方式在反应室内将反应物(通常为气体)生成固态的生成物并沉积在晶片表面的一种薄膜符等。

外延工艺外延工艺属于化学气相淀积化学气相淀积(CVD)是利用化学反应的方式在反应室内将反应物(通常为气体)生成固态的生成物并沉积在晶片表面的一种薄膜沉积技术。CVD已成为半导体生产过程中最重要的薄膜沉积方式。在目前的超大规模集成电路生产过程中部分金属材料还使用溅镀之外所有其它材料均以CVD法沉积。主要的介电材料有SiO、SiN、PSG(磷硅玻璃)、BPSG(硼磷硅玻璃)导体有WSix、W及多晶硅半导体有硅。用于制作单晶硅薄膜的CVD通常均以另一种名称称呼:外延(epitaxy)。材料方式SiOAP,LP,PEPSGAP,PEBPSGAP,PESiNPEPolysiliconLPWSixLPWLPCVD法的步骤:参加反应的气体的混合物被输运到沉积区反应物分子由主气流扩散到衬底的表面反应物分子吸附在衬底表面上吸附物分子间或吸附分子与气体分子间发生化学反应生成硅原子和化学反应副产物硅原子沿衬底表面迁移并结合进入晶体点阵。反应副产物分子从衬底表面解吸副产物分子由衬底表面外扩散到主气流中然后排出淀积区反应物和载气(如H)一起被引入反应器中而晶片一般维持在到的范围。必须有足够的砷的过蒸汽压以防止衬底和生长层的热分解。外延生长原理气相外延外延是指在单晶衬底上生长一层新单晶的技术新单晶的晶向取决于衬底由衬底向外外延而成。外延方法很多硅半导体器件中通常采用硅的气相外延法。其过程是:四氯化硅(SiCl)或硅烷(SiH)在加热的硅衬底表面与氢发生反应或自身发生热分解还原成硅并以单晶形式沉积在硅衬底表面。外延生长设备外延系统应满足如下要求:()气密性好()温度均匀且精确可控能保证衬底均匀地升温与降温()气流均匀分布()反应剂与掺杂计的浓度及流量精确可控()管道、阀门用不锈钢制造并保证连接可靠。()要使用多个流量计使反应剂与掺杂计的浓度及流量精确可控。()石墨基座由高纯墨制成。加热采用射频感应加热方式。工艺(SiCl):、处理硅片、基座的HCl腐蚀去硅程序()N预冲洗()H预冲洗()升温(两步)()HCl排空、腐蚀()H冲洗()N冲洗、外延生长()N预冲洗()H预冲洗()升温(两步)()HCl排空、抛光()H清洗()外延生长()H清洗降低自掺杂效应()降温()N清洗介质材料CVD、SiO用途:在大规模集成电路的制造技术中CVD法SiO的使用和氧化法SiO互为补充。采用下列两种反应:后者已TEOS为主的SiOLPCVD阶梯覆盖能力甚佳应用较广。、磷硅玻璃(PSG)和硼磷硅玻璃(BPSG)磷硅玻璃(PSG)最大的用途是作为半导体元件的保护层。前者用常压CVD温度约为degC外观较纯SiO的结果来得平滑。其玻态转变温度亦较SiO得低。后者用PECVD法硼磷硅玻璃(BPSG)就是在上述的PSG内再加入少量硼的一种同时含硼与磷的二氧化硅。BPSG广泛应用于尚未进行金属沉积前的表面平坦化介质材料。、氮化硅氮化硅的用处:场氧化掩蔽膜、钝化层、多晶硅CVD金属材料CVD硅化钨(Polycide结构)钨:在一些需要多层金属层的VLSL工艺中以LPCVD法所淀积的钨已被大多数的半导体厂商用在作为上下金属层的中间金属连接物。CVD反应室是整个CVD设备的心脏任何一个CVD系统均包含一个反应室、一组气体传输系统、排气系统及工艺控制系统CVD反应室低压LPCVD低压化学气相淀积LPCVD反应器等离子体化学气相淀积PECVD反应器资料:扩展的PECVD制造大面积太阳能电池基于非晶硅(aSi:H)和微晶硅(mucSi:H)的薄膜太阳能电池模块日渐成为低成本、大尺度光伏(PV)应用的最佳选择。这类模块的吉瓦级产品需要大面积的均匀吸收层同时也需要很高的吸收层的沉积速度。采用具有知识产权保护的AKT等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工具可以以很高的速率沉积非常均匀的薄膜并且具有很高的产率和工艺灵活性。在面积从到m的衬底上沉积层的均匀性控制在plusmn(不包括mm的边缘部分)范围内(图)这足以证明该方法良好的沉积均匀性。CVD的安全问题气体性质气体性质SiH有毒,易燃,自燃NH毒、腐蚀SiHCl有毒,易燃,腐蚀H无毒、易燃PH剧毒、易燃O无毒、助燃BH剧毒、易燃NO有毒、不易燃AsH剧毒、易燃N堕性HCl毒、腐蚀Ar惰性国内方大公司的MOCVD反应装置高密度等离子体化学气相沉积设备主要技术指标:极限真空:优于Pa工作气压:Pa衬底温度:室温样品尺寸:Phimm主要用途:淀积介质种类:多晶硅氮化硅二氧化硅等多功能等离子体CVD设备(PlasmaEnhancedCVD)主要性能指标:PECVD极限真空度lexPa漏率:lePaLS样品加热盘:RToC磁控溅射室真空度lexPa漏率:lePaLS样品加热盘:RToC仪器功能及附件:直流靶射频靶磁控溅射一次可以制备个样品低温PECVD仪器使用范围:可用于制备高介电氧化物薄膜材料同时PECVD设备具有了低温下获取高质量薄膜。当前MOCVD主要供应商只有两家,美国Veeco德国Aixtron。日本的酸素(?)公司MOCVD只在本国出售。台湾工研院机械与系统研究所已组成台湾MOCV产业联盟大陆所、所、所、上海、宁波、佛山有一定技术资源和基础目前还有一批研究人员回国。MOCVDMOCVDMOCVDMOCVD外延新技术分子束外延~Pa加热外延层组分元素使之形成定向分子流即分子束。该分子束射向具有一定温度的衬底(一般为~)沉积在表面形成单晶外延层。生长速度:~micrommin。外延层质量好杂质分布及外延层厚度可控。生长速度慢且设备昂贵。分子束外延分子束外延(MBEmolecularbeamepitaxy)是在超高真空(Pa)一个或多个热原子或热分子束和晶体表面反应的外延工艺。MBE能够非常精确地控制化学组成和参杂浓度。厚度只有原子层量级的单晶多层结果可用MBE制作。因此MBE法可用来精确制作半导体异质结构其薄膜层可从几分之一微米到单层原子。对砷化镓而言厚度一般在微米。中科院物理所的分子束外延设备

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