常压化学气相沉积(APCVD)
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化学气相沉积法新材料的制备1 化学气相沉积法化学气相沉积(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。
淀积氮化硅膜(Si3N4)就是一个很好的例子,它是由硅烷和氮反应形成的。
1.1 化学气相沉积法的原理化学气相沉积法是利用气相反应,在高温、等离子或激光辅助灯条件下,控制反应器呀、气流速率、基板材料温度等因素,从而控制纳米微粒薄膜的成核生长过程;或者通过薄膜后处理,控制非晶薄膜的晶化过程,从而或得纳米结构的薄膜材料。
CVD方法可以制备各种物质的薄膜材料。
通过反应气体的组合可以制备各种组成的薄膜,也可以制备具有完全新的结构和组成的薄膜材料,同时让高熔点物质可以在较低温度下制备。
1.2 分类用化学气相沉积法可以制备各种薄膜材料,包括单元素物、化合物、氧化物、氮化物、碳化物等。
采用各种反应形式,选择适当的制备条件—基板温度、气体组成、浓度和压强、可以得到具有各种性质的薄膜才来。
通过反应类型或者压力来分类,可以将化学气相沉积法分为:低压CVD(LPCVD),常压CVD(APCVD),亚常压CVD(SACVD),超高真空CVD(UHCVD),等离子体增强CVD(PECVD),高密度等离子体CVD(HDPCVD)以及快热CVD(RTCVD),以及金属有机物CVD(MOCVD) 化学气相沉积的化学反应形式,主要有热分解反应、氢还原反应、金属还原反应、基板还原反应、化学输运反应、氧化反应、加水分解反应、等离子体和激光激发反应等。
具体表现如下表:表1-1 化学气相沉积的各种反应形式1.3 反应参数CVD反应室中的反应是很复杂的,有很多必须考虑的因素,沉积参数的变化范围是很宽的:反应室内的压力、晶片的温度、气体的流动速率、气体通过晶片的路程、气体的化学成份、一种气体相对于另一种气体的比率、反应的中间产品起的作用、以及是否需要其它反应室外的外部能量来源加速或诱发想得到的反应等。
气相沉积的概念气相沉积(Gas Phase Deposition)是一种常用的薄膜制备技术,它通过在气体相中加入适当的前体物质,利用物质的气相反应来沉积不同材料的薄膜。
气相沉积技术包括化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)两种。
化学气相沉积是指利用化学反应使气态前体分子发生解离或化学反应,并在衬底表面上生成固态产物的过程。
化学气相沉积可以分为低压化学气相沉积(LPCVD)和大气压化学气相沉积(APCVD)。
前者是在真空或低压环境下进行,后者则是在大气压下进行。
低压化学气相沉积主要通过两种方式进行:热解和气相化学反应。
在热解法中,高压气体通过加热管,被导入反应室中,然后沉积在衬底上。
而在气相化学反应中,通常需要增加催化剂,先生成前体气体,然后进行气相反应,最后在衬底表面上形成固态化合物。
在低压化学气相沉积中,可以制备出包括二氧化硅、多晶硅、金刚石、碳化硅等材料的薄膜。
大气压化学气相沉积常用于较简单的沉积过程,例如氧化物的沉积。
在该方法中,通常将前体分子溶解在溶剂中,形成液体溶液,然后将衬底浸入溶液中,通过加热使溶液中的前体分子析出并沉积在衬底上。
大气压化学气相沉积主要用于制备硅氧薄膜、氮化硅薄膜和锡氧化物薄膜等。
物理气相沉积是通过物理手段将固体物质转变为薄膜。
物理气相沉积包括物理气相淀积(Physical Vapor Deposition, PVD)和分子束外延(Epitaxy, MBE)两种方法。
物理气相沉积的主要特点是沉积温度低、沉积速度快,且可以制备出高纯度的薄膜。
物理气相淀积通常包括蒸发法和溅射法两种技术。
蒸发法是将沉积材料加热至其蒸汽压以上,然后通过进一步冷凝沉积在衬底表面上。
溅射法是将材料制备成靶材,然后用高能粒子轰击靶材,使材料脱离靶材并沉积在衬底上。
物理气相沉积主要用于制备金属和合金材料的薄膜。
分子束外延是一种用于制备高质量晶体薄膜的技术。
在分子束外延中,通过高真空环境下,利用分子束磊晶或分子束蒸镀方法,将具有单晶性的材料沉积在衬底上。
集成电路芯片工艺化学气相沉积(CVD)化学汽相淀积(CVD)化学汽相淀积是指通过气态物质的化学反应在衬底上淀积一层薄膜材料的过程。
CVD膜的结构可以是单晶、多晶或非晶态,淀积单晶硅薄膜的CVD过程通常被称为外延。
CVD技术具有淀积温度低、薄膜成分和厚度易于控制、均匀性和重复性好、台阶覆盖优良、适用范围广、设备简单等一系列优点。
利用CVD方这几乎可以淀积集成电路工艺中所需要的各种薄膜,例如掺杂或不掺杂的SiO:、多晶硅、非晶硅、氮化硅、金属(钨、钼)等。
一:化学气相沉积方法常用的CVD方法主要有三种:常压化学汽相淀积(APCVD)、低压化学汽相淀积(LPCVIi~)和等离子增强化学汽相淀积(PECVD).APCVD反应器的结构与氧化炉类似,如图1-1所示,该系统中的压强约为一个大气压,因此被称为常压CVD。
气相外延单晶硅所采用的方法就是APCVD。
图1-1APCVD反应器的结构示意图,LPCVD反应器的结构如图1-2所示,石英管采用三温区管状炉加热,气体由一端引入,另一端抽出,半导体晶片垂直插在石英舟上。
由于石英管壁靠近炉管,温度很高,因此也称它为热壁CVD装置,这与利用射频加热的冷壁反应器如卧式外延炉不同.这种反应器的最大特点就是薄膜厚度的均匀性非常好、装片量大,一炉可以加工几百片,但淀积速度较慢.它与APCVD的最大区别是压强由原来的1X10SPa降低到1X102Pa左右。
图1-2LPCVD反应器的结构示意图图1-3平行板型PECVD反应器的结构示意图PECVD是一种能量增强的CVD方法,这是因为在通常CVD系统中热能的基础上又增加了等离子体的能量.图1-3给出了平行板型等离子体增强CVD反应器,反应室由两块平行的金属电极板组成,射频电压施加在上电极上,下电极接地。
射频电压使平板电极之间的气体发生等离子放电。
工作气体由位于下电极附近的进气口进入,并流过放电区。
半导体片放在下电极上,并被加热到100—400;C左右.这种反应器的最大优点是淀积温度低。
半导体专业词汇1. ADI 显影后检查.定义:After Developing Inspection 的缩写.目的:检查黄光室制程;光刻胶覆盖→对准→曝光→显影。
发现缺点后,如覆盖不良、显影不良等即予修改,以维护产品良率、品质。
.方法:利用目检、显微镜为之。
2. AEI 刻蚀后检查.定义:AEI即After Etching Inspection,在蚀刻制程光刻胶去除前及光刻胶去除后,分别对产品实施全检或抽样检查。
.目的:a. 提高产品良率,避免不良品外流。
b.达到品质的一致性和制程的重复性。
c.显示制程能力的指针。
d.阻止异常扩大,节省成本.通常AEI检查出来的不良品,非必要时很少作修改,因为重去氧化层或重长氧化层可能造成组件特性改变可靠性变差、缺点密度增加,生产成本增高,以及良率降低的缺点。
3. AIR SHOWER 空气洗尘室 进入洁净室的前,需穿无尘衣,因在外面更衣室的故,无尘衣上沾着尘埃,故进洁净室的前,需经空气喷洗机将尘埃吹掉。
4. AL/SI 铝/硅靶 此为金属溅镀时所使用的一种金属合金材料利用Ar(氩)游离的离子,让其撞击此靶的表面,把Al/Si的原子撞击出来,而镀在芯片表面上,一般使用的组成为Al/Si (1%),将此当作组件与外界导线连接。
5. AL/SI/CU 铝/硅/铜 金属溅镀时所使用的原料名称,通常是称为TARGET,其成分为0.5﹪铜,1﹪硅及98.5﹪铝,一般制程通常是使用99﹪铝1﹪硅,后来为了金属电荷迁移现象、(ELECTROMIGRATION)故渗加0.5﹪铜,以降低金属电荷迁移。
6. ALUMINUN 铝 此为金属溅镀时所使用的一种金属材料,利用Ar(氩)游离的离子,让其撞击此种材料做成的靶表面,把Al的原子撞击出来,而镀在芯片表面上,将此当作组件与外界导线的连接。
7. ANGSTRON 埃 埃是一个长度单位,其大小为1公尺的百亿分之一,约为人的头发宽度的五十万分之一。
毕业设计(论文)( 2013 届)题目 PECVD制备氮化硅薄膜的研究进展学号 **********姓名钟建斌所属系新能源科学与工程学院专业材料加工及技术应用班级 10材料(1)班指导教师胡耐根新余学院教务处制目录摘要 (1)Abstract ................................. 错误!未定义书签。
第一章氮化硅薄膜的性质与制备方法 (3)1.1 氮化硅薄膜的性质 (3)1.2 与常用减反射膜的比较 (4)1.3 氮化硅薄膜的制备方法 (6)第二章工艺参数对PECVD法制备氮化硅减反膜性能的影响研究 . 92.1 温度对双层氮化硅减反膜性能的影响 (9)2.2 射频频率对双层氮化硅减反膜性能的影响 (10)2.3 射频功率对双层氮化硅性能的影响 (10)2.4 腔室压力对氮化硅减反膜性能的影响 (11)2.5 优化前后对太阳电池电性能对比分析 (12)第三章结论与展望 (14)参考文献 (16)致谢 (17)PECVD制备氮化硅薄膜的研究进展摘要功率半导体器件芯片制造过程中实际上就是在衬底上多次反复进行的薄膜形成、光刻与掺杂等加工过程,其首要的任务是解决薄膜制备问题。
随着功率半导体器件的不断发展,要求制备的薄膜品种不断增加,对薄膜的性能要求日益提高,新的制备方法随之不断涌现,并日趋成熟。
以功率半导体器件为例,早期的器件只需在硅衬底上生长热氧化硅与单层金属膜即可;随着半导体工艺技术的进步和发展,为了改进器件的稳定性与可靠性还需淀积 PSG、Si3N4、半绝缘多晶硅等等钝化膜。
氮化硅是一种性能优良的功能材料,它具有良好的介电特性(介电常数低、损耗低)、高绝缘性,而且高致密性的氮化硅对杂质离子,即使是很小体积的 Na+都有很好的阻挡能力。
因此, 氮化硅被作为一种高效的器件表面钝化层而广泛应用于半导体器件工艺中。
等离子增强型化学气相淀积(PECVD)是目前较为理想和重要的氮化硅薄膜制备方法。