第十三章 化学气相沉积.ppt

文档介绍：第四章化学气相沉积
李斌斌
化学气相沉积
硅气相外延生长
化学气相沉积
化学气相沉积(CVD)是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术,包括大范围的绝缘材料,大多数金属材料和金属合金材料。
从理论上来说,它是很简单的:两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内,然后他们相互之间发生化学反应,形成一种新的材料,沉积到晶片表面上。
沉积氮化硅膜(Si3N4)就是一个很好的例子,它是由硅烷和氮反应形成的。
化学气相沉积的优点
准确控制薄膜的组分和掺杂水平
可在复杂的衬底上沉积薄膜
不需要昂贵的真空设备
高温沉积可改善结晶完整性
可在大尺寸基片上沉积薄膜
生长设备分类
闭管外延
开管外延
卧式
立式
桶式
闭管外延
闭管外延是将源材料,衬底等一起放在一密封容器内,容器抽空或者充气,将源和衬底分别放在两温区的不同温区处
Ge+I2
衬底
Ge
高温区
低温区
闭管外延的特点
设备简单
生长在接近化学平衡条件下进行
主要用于基础研究
生长速度慢
装片少
开管外延
开管外延是用运载气体将反应物蒸气由源区输运到沉积区进行化学反应和外延生长,副产物则被运载气体携带出系统
H2
SiCl4
Si
HCl
反应体系需具备以下条件
输入反应系统中的所有反应物是气体或是易挥发的物质,除要沉积的主要产物外,其它的副产物应为气体;
反应焓的变化必须足够大,以确保沉积反应的进行
对于反应生成化合物AB,则包含A或者B的反应源的输入分压比尽量与化合物的化学计量比接近,以减少产物的化学比偏离
基本的化学反应过程
高温分解
还原反应
歧化反应
合成反应