2、化学气相沉积法(CVD)
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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。
cvd化学气相沉积
cvd化学气相沉积(CVD)是一种利用特定剂量的一氧化碳(CO)、氨(NH3)、甲烷等气体,在温度和压力特定的情况下,以一定比例的能量进行添加,使这些气体在表面形成单一或多层膜的一种技术。
传统的cvd方法已经开发出很多种,如固体化学气相沉积,液体化学气相沉积,电化学气相沉积,光致电化学气相沉积,电子束气相沉积等。
这些技术在应用于金属、硅、陶瓷、复合物和有机体等材料表面时,都可以获得良好的膜层,从而可以用于改善材料的物理和化学性能。
cvd技术以精细、灵活、高效地进行表面改性而闻名。
首先,cvd 技术最大的优点是可以在大规模产品上进行表面改变,并且能够满足用户的高要求,从而节省生产时间和费用,且具有一定的环保性能。
其次,cvd技术也可以提高材料的抗污性能,从而提高材料的防腐蚀性能,从而大大延长产品的使用寿命。
此外,cvd技术还可以提高材料的光学性能,如它可以使材料具有抗反射和吸收可见光的特性,从而大大提高材料的光学特性。
由于cvd技术具有多种优点,因此它在很多领域都有应用,如用于汽车制造业形成防护层,或用于日常消费类型制造业,多用于涂料和电子行业,以及航空、航天等领域。
由于cvd技术可以使材料具有良好的抗磨损性能和抗静电性能,因此在电子行业的应用尤其广泛。
总之,cvd技术在低温下高效地形成表面膜层,同时它可以提高材料的物理和化学性能,并且可以满足用户的高要求,因此它已被广
泛地应用于各行各业。
化学气相沉淀法摘要:化学气相沉积Chemical vapor deposition,简称CVD;是反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面,进而制得固体材料的工艺技术。
CVD技术可以生长高质量的单晶薄膜,能够获得所需的掺杂类型和厚度,易于实现大批量生产,因而在工业上得到广泛的应用。
工业上利用CVD制备的外延片常有一个或多个埋层可用扩散或离子注入的方式控制器件结构和掺杂分布;外延层的氧和碳含量一般很低。
但是CVD外延层容易形成自掺杂,要用一定措施来降低自掺杂。
CVD生长机理很复杂,反应中生成多种成分,也会产生一些中间成分,影响因素有很多,如:先躯体种类:工艺方法Levi,Devi,Pend;反应条件温度,压力,流量;触媒种类:气体浓度;衬基结构;温度梯度;炉内真空度等外延工艺有很多前后相继,彼此连贯的步骤。
关键词:化学气相沉淀积,薄膜,应用,工艺正文:原理:将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--种新的材料,沉积到基体表面上。
反应物多为金属氯化物,先被加热到一定温度,达到足够高的蒸汽压,用载气一般为Ar或H2送入反应器。
如果某种金属不能形成高压氯化物蒸汽,就代之以有机金属化合物。
在反应器内,被涂材料或用金属丝悬挂,或放在平面上,或沉没在粉末的流化床中,或本身就是流化床中的颗粒。
化学反应器中发生,产物就会沉积到被涂物表面,废气多为HC1或HF被导向碱性吸收或冷阱。
除了需要得到的固态沉积物外,化学反应的生成物都必须是气态沉积物本身的饱和蒸气压应足够低,以保证它在整个反应、沉积过程中都一直保持在加热的衬底上。
反应过程:1反应气体向衬底表面扩散2反应气体被吸附于衬底表面3在表面进行化学反应、表面移动、成核及膜生长4生成物从表面解吸5生成物在表面扩散。
所选择的化学反应通常应该满足:①反应物质在室温或不太高的温度下最好是气态,或有很高的蒸气压,且有很高的纯度:②通过沉积反应能够形成所需要的材料沉积层:③反应易于控制在沉积温度下,反应物必须有足够高的蒸气压。
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。
概述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(如图所示)、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。
额外能量来源诸如等离子体能量,当然会产生一整套新变数,如离子与中性气流的比率,离子能和晶片上的射频偏压等。
然后,考虑沉积薄膜中的变数:如在整个晶片内厚度的均匀性和在图形上的覆盖特性(后者指跨图形台阶的覆盖),薄膜的化学配比(化学成份和分布状态),结晶晶向和缺陷密度等。
当然,沉积速率也是一个重要的因素,因为它决定着反应室的产出量,高的沉积速率常常要和薄膜的高质量折中考虑。
反应生成的膜不仅会沉积在晶片上,也会沉积在反应室的其他部件上,对反应室进行清洗的次数和彻底程度也是很重要的。
化学家和物理学家花了很多时间来考虑怎样才能得到高质量的沉积薄膜。
他们已得到的结论认为:在晶片表面的化学反应首先应是形成“成核点”,然后从这些“成核点”处生长得到薄膜,这样淀积出来的薄膜质量较好。
另一种结论认为,在反应室内的某处形成反应的中间产物,这一中间产物滴落在晶片上后再从这一中间产物上淀积成薄膜,这种薄膜常常是一种劣质薄膜。
化学气相沉积法是传统的制备薄膜的技术,其原理是利用气态的先驱反应物,通过原子、分子间化学反应,使得气态前驱体中的某些成分分解,而在基体上形成薄膜。
化学气相沉积包括常压化学气相沉积、等离子体辅助化学沉积、激光辅助化学沉积、金属有机化合物沉积等。
化学气相沉积法cvd1. 什么是化学气相沉积法(CVD)?CVD是chemical vapor deposition的缩写,是一种用于有机薄膜或无机薄膜制造的技术。
它是一种通过将溶剂热散发形成薄膜的过程。
在溶剂中添加了几种原料,其原理是热释放过程中会产生气态原料。
当这些气态化合物沉积(即固化)在共晶材料表面(如金属和绝缘体表面)上,就形成了膜。
2. CVD的工艺流程CVD的工艺流程大体由以下几步组成:(1)预处理:为了提高沉积物的附着性,之前必须进行表面清洁处理,以去除表面杂质或灰尘,在清洁过程中包括清洁、光饰、腐蚀等工艺;(2)CVD反应:使用适当的存在溶解性的原料制成气相,并将其放入加热的真空容器中,使存在的气态原料发生反应,被吸附在真空容器中的易沉积材料上,以形成膜;(3)膜层检测:膜厚测量或影像技术,横断面或芯片的扫描电子显微镜技术或接触角测量等方法;(4)产品评估:分析能够表明膜的界面强度,膜厚,抗划痕性能,耐腐蚀性以及相关介电性质等,为满足不同产品要求,对CVD参数进行适当调整,确保产品达到规定的质量。
3. CVD的优缺点(1)优点:(a)CVD制备的膜可以用于制备多种复合薄膜,可以使用单种原料或多个原料来改变所需的膜功能;(b)CVD可以成功地在某些维持低工作温度、低原料充放温度的薄膜制备中,能够有效地防止薄膜退化及基材损坏;(c)比较适合制备大区域的膜,且制备的膜厚度一致性良好,沉积膜所需时间比较短;除此之外,CVD还有改变膜特性可控性高,维护简单等优点。
(2)缺点:(a)制备多金属复合膜时易出现困难;(b)CVD由多个立体结构构成的微纳米膜在活度调节和温度控制方面难以得到一致的条件;(c)当原料遇到有机结构时,很容易产生氧化,从而减弱了其膜性能;(d)还容易出现沉积反应系统中氧化物及污染阴离子等杂质污染物,影响膜层的清洁性及性能。
4. CVD的应用范围CVD非常适合制备有机薄膜以实现有效阻挡载流子(如氧)和气体(如水蒸气)的分子穿过,保护容器不受环境污染。