薄膜淀积工艺（上）课件.ppt

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1、第五章薄膜淀积工艺（上）薄膜淀积（ThinFilmDeposition）工艺■�概述■�真空技术与等离子体简介(第10章)■�化学气相淀积工艺(第13章)■�物理气相淀积工艺(第12章)■�小结参考资料：《微电子制造科学原理与工程技术》第10、12、13章（电子讲稿中出现的图号是该书中的图号）一、概述薄膜淀积工艺是IC制造中的重要组成部分：在硅表面以上的器件结构层绝大部分是由淀积工艺形成的。1、薄膜淀积工艺的应用2、薄膜淀积工艺一般可分为两类：(1)化学气相淀积（ChemicalVaporDeposition）：利用化学反应生成所需薄膜材料，常用于各种介质材料和半导体材料的淀积

2、，如二氧化硅、多晶硅、氮化硅等。(2)物理气相淀积（PhysicalVaporDeposition）：利用物理机制制备所需薄膜材料，常用于金属薄膜的制备淀积，如铝、钨、钛等。(3)其他的淀积技术还包括：旋转涂布法、电解电镀法等SOG（SpinonGlass）金属Cu的淀积3、评价薄膜淀积工艺的主要指标：(1)薄膜质量：组分、污染、缺陷密度、机械性能和电学性能(2)薄膜厚度及其均匀性：表面形貌和台阶覆盖能力(3)薄膜的间隙填充（GapFilling）能力深宽比（AspectRatio）：1、气体分子的质量输运机制：低压CVD2、等离子体产生机制：溅射、等离子体增强CVD、反应离子

3、刻蚀等3、无污染的加工环境：蒸发、分子束外延4、气体分子的长自由程输运：离子注入二、真空技术和等离子体简介（一）微电子制造涉及的真空技术1、标准环境条件：温度为20℃，相对湿度为65%，大气压强为：101325Pa=1013.25mbar=760Torr2、压强单位：■帕斯卡（Pa）：国际单位制压强单位，1Pa=1N/m2■标准大气压（atm）：压强单位，1atm=101325Pa■乇（Torr）：压强单位，1Torr=1/760atm，1Torr=1mmHg■毫巴（mbar）：压强单位，1mbar=102Pa■其他常用压强单位还有：PSI（磅/平方英寸）（二）真空基础知识3、

4、气体动力学理论推导的几个公式：注意：这些公式只在λ<

5、有压力差时，气体会从高压处向低压处扩散，形成气体流动。(3)气体沿真空管道的流动状态可划分为如下几种基本形式：5、真空的获得(1)低中真空泵：�采用压缩型旋转叶片泵（气体压缩和气体排除）；�排气量大时，需采用前置罗茨泵（转速非常高）；�对于高纯净环境，采用干泵以避免油蒸汽污染。(2)高真空泵：?抽吸腐蚀性和有毒气体，或大容量气体时，采用动量转移型泵，如扩散泵和涡轮分子泵；?抽吸小容量气体，或需要超高洁净度时，采用气体吸附型泵，如冷泵（低温泵）等。7、真空密封：O形圈（低中真空）、金属法兰（高真空）8、气压测量：电容压力计、热传导规表（低中真空）、离子规表（高真空）6、真空泵的分

6、类：1、等离子体（Plasma）：指产生了部分电离现象的气体反应腔抽真空，充气加高压电场，气体被击穿，气体离化，产生离子和自由电子电子向阳极加速运动，离子向阴极运动，离子与阴极碰撞再产生大量二次电子二次电子与中性气体分子碰撞，再产生大量离子和电子，从而维持等离子体（三）等离子体简介2、等离子体的产生：3、当气体由原子A和原子B组成时，可能出现的过程有典型工艺条件下只有0.1%左右的气体离化率激发态的原子或分子的一个内层电子处于高能量状态，当它跃迁回基态时，以可见光形式释放能量。辉光放电（三）等离子体简介■阴极暗区（Crooke暗区）：电子能量非常低；■阳极暗区：电子密度很低；■

7、法拉第暗区：电子能量高，使气体离子化而不是激发。（三）等离子体简介4、直流等离子体的组成图10.17射频等离子体示意图■当电极为绝缘材料时，电荷聚集现象会造成电场的下降及等离子体的消失，此时应采用射频电源形成等离子体。■两个电极相对等离子体内部是负电位的，且电极两端都有暗区。（三）等离子体简介5、射频放电等离子体■典型的射频电源频率为13.56MHz。■在高频交变电场下，正离子跟不上电场极性改变，而电子则可能在交替的半周期内撞击每个电极的表面。图10.18射频等离子体中直流电压-位置关系当上