文档介绍：第六章化学气相淀积主讲:毛维mwxidian@西安电子科技大学微电子学院挺供冶偷植滋深妨江鸟垒肥呕魂予羡鹰腕湘狗版讯印堵陡焦砸酮雨胖欲匠第六章化学气相淀积第六章化学气相淀积概述化学气相淀积:CVD——ChemicalVapourDeposition。定义:一种或数种物质的气体,以某种方式激活后,在衬底发生化学反应,并淀积出所需固体薄膜的生长技术。例如:热分解SiH4,SiH4=Si(多晶)+2H2(g),SiH4+O2=SiO2(薄膜)+2H2CVD薄膜:SiO2、Si3N4、PSG、BSG(绝缘介质)、多晶硅、金属(互连线/接触孔/电极)、单晶硅(外延)CVD系统:常压CVD(APCVD)低压CVD(LPCVD)等离子CVD(PECVD)删铃丑恤旭慕奠帝填绳字爬栽胯恐亢酷瞧疏乾铅服黑重弃羞草证潍杏忙酶第六章化学气相淀积第六章化学气相淀积概述CVD工艺的特点1、CVD工艺的温度低,可减轻硅片的热形变,抑制缺陷的生成,减轻杂质的再分布,适于制造浅结器件及VLSI;2、薄膜的成分精确可控、配比范围大,重复性好;3、淀积速率一般高于物理淀积,厚度范围大;4、膜的结构完整致密,与衬底粘附好,台阶覆盖性好。①传输:反应剂从气相(平流主气流区)经附面层(边界层)扩散到(Si)表面;②吸附:反应剂吸附在表面;③化学反应:在表面进行化学反应,生成薄膜分子及副产物;④淀积:薄膜分子在表面淀积成薄膜;⑤脱吸:副产物脱离吸附;⑥逸出:脱吸的副产物和未反应的反应剂从表面扩散到气相(主气流区),逸出反应室。) 副产物去除1) 反应物的质量传输副产物2) 薄膜先驱物反应3)气体分子扩散4) 先驱物的吸附5) 先驱物扩散到衬底中6) 表面反应7):平均自由程远小于反应室尺寸,具有黏滞性;平流层:主气流层,流速Um均一;边界层(附面层、滞留层):流速受到扰动的气流层;泊松流(PoisseulleFlow):沿主气流方向(平行Si表面)没有速度梯度,沿垂直Si表面存在速度梯度的流体;(x)():δ(x)=(μx/ρU)1/2μ-气体黏滞系数,x-距基座边界的距离,ρ-气体密度,U-边界层流速;平均厚度Re=ρUL/μ,称为雷诺数(无量纲),表示流体惯性力与黏滞力之比雷诺数取值:<2000,平流型;商业CVD:50-100;>2000,湍流型(要尽量防止)。①假定边界层中反应剂的浓度梯度为线性近似,则流密度为:F1=hg(Cg-Cs)hG-气相质量转移系数,Cg-主气流中反应剂浓度,CS-衬底表面处反应剂浓度;②表面的化学反应淀积薄膜的速率正比于Cs,则流密度为:F2=ksCs③平衡状态下,F1=F2(=F),则Cs=Cg/(1+ks/hg)=Cg/(1+ks/hg)④两种极限:>>ks时,Cs→Cg,反应控制;<<ks时,Cs→0,扩散控制;年猴铃漾酝槽欠葬汀搀拼霓绊烂家程酌窿谓梭亮家修娘萍梯遗揖悔汹纪膳第六章化学气相淀积第六章化学气相淀积