微电子工艺课件.ppt

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1、第十一章淀积学习目标：1、描述多层金属化，叙述并解释薄膜生长的三个阶段；2、不同薄膜不同淀积技术；3、化学汽相淀积（CVD）反应的8个基本步骤，包括不同类型的化学反应；4、描述CVD反应如何受限制，解释反应动力学以及对CVD薄膜掺杂的效应；5、描述不同类型的CVD淀积系统，设备的功能，讨论特定工具对薄膜应用的优点和局限；6、解释绝缘材料对芯片技术的重要性；7、讨论外延技术和三种不同的外延层淀积方法；8、解释绝缘旋涂介质（SOD）1第十一章淀积2薄膜分类：1.导电薄膜2.绝缘薄膜（11章）作用：1.作为器件、电路的一部

2、分（电感）2.工艺中的牺牲层内容安排：11章SiO2Si3N4多晶硅层12章金属层1、微芯片加工是平面加工工艺，包含在硅片上生长不同膜层的步骤；2、淀积工艺是成膜手段之一（还有哪几种？）；3、导电薄膜（12章）和绝缘薄膜（本章）；4、结构的一部分或牺牲层；5、术语：金属层、关键层、介质层第十一章淀积—11.1引言3第十一章淀积—11.1引言4金属层材料：铝、铜名称：M1、M6金属层：增加一层成本增加：15%关键层：底层金属M1非关键层：上层金属考虑：速度与功耗，寄生参数（电容、电感、电阻）第十一章淀积—11.1引言M

3、SI的MOS晶体管的各层薄膜（不平）5第十一章淀积—11.1引言6第十一章淀积—11.1引言MultilevelMetallizationonaULSIWafer7第十一章淀积—11.1引言8第十一章淀积—11.1引言9介质层ILD层间介质interlayerdielectricSiO2介电常数3.9~4.0之间作用：电学物理薄膜：在一种衬底上生长的薄固体物质；薄膜淀积：任何在硅片衬底上物理淀积一层膜的工艺（半导体、导体或绝缘物质）。第十一章淀积—11.2膜淀积10第十一章淀积—11.2膜淀积11薄膜所应该具备的特性

4、：1、好的台阶覆盖能力；2、填充高的深宽比能隙的能力；3、好的厚度均匀性；4、高纯度和高密度；5、可控的化学计量配比（stoichiometry）6、高度的结构完整性和低的膜应力；7、好的电学特性；8、对衬底材料或下层膜的好的粘附性。第十一章淀积—11.2.1薄膜特性12第十一章淀积—11.2.1薄膜特性13第十一章淀积—11.2.1薄膜特性14第十一章淀积—11.2.1薄膜特性15薄膜生长三阶段：1.晶核形成2.聚集成束（岛生长）3.形成连续膜高表面速率、低的成核速度低表面速率、高的成核速度无定形膜单晶多晶第十一章

5、淀积—11.2.2薄膜生长16第十一章淀积—11.2.2薄膜生长17薄膜生长步骤第十一章淀积—11.2.3膜淀积技术CVD用于淀积金属膜或介质膜，SOD用来淀积液态介质膜，对金属材料而言，PVD最常用。18CVD：通过气体的混合反应在硅片表面淀积一层固体膜的工艺，硅片表面及其邻近的区域被加热来向反应系统提供附加的能量。1、产生化学变化（化学反应、热分解）；2、膜中的所有的材料物质来源于外部的源；3、CVD工艺中的反应物以气相形式参加反应。第十一章淀积—11.3化学汽相淀积19第十一章淀积—11.3化学汽相淀积20CV

6、D过程中5种基本化学反应：1、高温分解（化学键断裂）；2、光分解；3、还原反应；4、氧化反应；5、氧化还原反应。第十一章淀积—11.3.1CVD化学过程21异类反应（表面）、同类反应（表面上方）第十一章淀积—11.3.2CVD反应22第十一章淀积—11.3.2CVD反应2311.3.2.1CVD工艺特点1、CVD成膜温度远低于体材料的熔点或软化点，因而减轻了衬底片的热形变，减小了沾污，抑制了缺陷生成，减轻了杂质的再分布，适于制造浅结分立器件以及VLSI电路；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

7、般高于PVD（物理气相淀积，如蒸发、溅射等）；厚度范围从几百Å至数毫米，生产量大；4、淀积膜结构完整、致密，与衬底粘附性好，台阶覆盖性能好。第十一章淀积—11.3.2CVD反应24CVD传输和反应步骤第十一章淀积—11.3.2CVD反应速度限制阶段：温度升高会促进表面反应速度的增加，反应速度最慢的阶段将决定淀积过程的速度。质量传输限制淀积工艺：CVD速率不可能超过反应气体传输到硅片表面的速率（温度不敏感性）。在更低的反应温度和压力下，表面反应速度会降低，此时为反应速度限制淀积工艺。25第十一章淀积—11.3.2CVD

8、反应26速度限制：最慢过程决定质量传输限制：反应速度快，反应气体不足反应速度限制：反应物都能够达到硅片表面，反应速度慢第十一章淀积—11.3.2CVD反应主要因素：反应气体输运到表面的速度以及表面的化学反应速度27第十一章淀积—11.3.2CVD反应CVD反应中的压力：低压下反应物更快地到达衬底表面--反应速度限制28硅片表面的气流第十一章淀积