半导体器件原理与工艺课件.ppt

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时间:2020-07-25

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1、半导体加工工艺原理概述半导体衬底热氧化扩散离子注入光刻刻蚀物理淀积CMOSCVD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,并沉积在硅片表面的一种薄膜沉积技术气相淀积具有很好的台阶覆盖特性APCVD=AtmosphericPressureCVD硅片平放LPCVD=LowPressureCVD硅片竖放PECVD=PlasmaEnhancedCVD硅片平放HDPCVD=High-DensityCVD硅片平放CVD膜在半导体生产中的应用介质膜在IC中的应用金属前介质层PMDA.淀积温度不受限制B.通常使用

2、BPSGPSG金属间介电层IMDA.淀积温度受限制B.要求低的介电常数材料K*真空1.00000大气1.00054水78二氧化硅3.9氮化硅7.0硅12.0CVD膜在半导体生产中的应用-1介质膜在IC中的应用钝化层(Passivation)A.淀积温度受到金属熔点的限制B.用于保护器件,使其免受水汽、灰尘、可动离子的影响以及其他不希望的外界影响半导体膜在IC中的应用CVD半导体膜可作为外延层、掺杂导电膜等,如多晶硅,化合物半导体GaAs导电膜在IC中的应用CVD导电膜因其较好的填充能力被用来作为内连线或导电埋层,插塞,如

3、钨ChemicalVaporDeposition(CVD)化学反应过程气体通过热反应腔时发生分解反应CVD反应过程参加反应的气体混合物被输运到沉积区反应物由主气流扩散到衬底表面。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内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,排出沉积区。APCVD淀积速率快系统简单均匀性差硅片温度240-450OC常用淀积SiO2O2:silane=3:1N2diluent改善表面

4、PSG(phosphosilicateglasses)reflowBPSG(Borophosphosilicateglasses)reflowHotwallLPCVD热壁温度分布均匀、对流效应小冷壁系统减低壁上淀积低压:0.1-1.0TorrCVD后的热回流BPSGMetal1BPSGMetal1平坦化前平坦化后在PSG中掺入4-6%(wet)的磷可以使SiO2软化并流动以平坦化,掺磷过多会对铝的腐蚀,掺磷过少就没有熔流特性。掺入1-4%的硼将使热熔流的温度降低。应力LPCVD多晶硅淀积575-650oC淀积速率:100-

5、1000A/min非晶态<600oCPH3原位掺杂Si3N4淀积700-900oCLPCVDSi3N4Thicknessisbelow300nmforICapplicationSilicon-richorlowstressnitridecangrownover1umSixNycanbedepositedbelow400℃atPECVDreactorStresscanbecontrolledduringdepositionbycontrollingtheexcitationfrequencyofplasma:highfreq

6、.tensilestressLowfreq.compressivestressPECVD(Plasma-EnhancedCVD)应用Al上淀积SiO2GaAs上淀积Si3N4RFplasma给系统提供能量PECVD类型ColdwallparallelplateHotwallparallelplateECR(ElectroncyclotronResonance)PECVDPECVDECRN2⇒2NN与Silane反应形成SixNyHDP(HighDensityPlasma)的低压强0.01Torr导致长的平均自由程st

7、epcoverage差若系统设计成有一定的离子轰击,可以改善台阶PECVDSiliconnitridefinalpassivationorscratchprotectionlayer300–400℃,ArorHe SiH4NH3orN2PECVDA:PECVDB:亚大气压加热C:HDPCVDPECVDSi3N4PECVDGrowthratedensity atomiccontentPECVDsiliconnitride用于metalinterconnect的隔离层PECVD(Plasma-EnhancedCVD)氧化物淀积

8、积与氮氧化硅MetalCVD溅射的台阶覆盖不好过去的技术:“钉头”降低了布线密度金属CVD可以填充接触孔MetalCVDWuCVD<400oCTiN黏附层MetalCVDCVDTiN6TiCl4+8NH36TiN+24HClandN2(700~800℃)半导体加工工艺原理概述半导体衬底热氧化扩散离子注入

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