半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體工藝介紹薄膜淀積

《半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體工藝介紹薄膜淀積》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、半導(dǎo)體工藝簡介物理與光電工程學(xué)院張賀秋參考書：《芯片制造－半導(dǎo)體工藝制程實用教程》，電子工業(yè)出版社，趙樹武等譯，2004-10薄膜淀積（沉積）為滿足微納加工工藝和器件要求，通常情況下關(guān)注薄膜的如下幾個特性：1、臺階覆蓋能力2、低的膜應(yīng)力3、高的深寬比間隙填充能力4、大面積薄膜厚度均勻性5、大面積薄膜介電電學(xué)折射率特性6、高純度和高密度7、與襯底或下層膜有好的粘附能力二種薄膜沉積工藝化學(xué)氣相沉積（ChemicalVaporDeposition）利用化學(xué)反應(yīng)生成所需的薄膜材料，常用于各種介質(zhì)材料和半導(dǎo)體材料的沉積，如SiO2,poly-Si,Si3N4……物

2、理氣相沉積（PhysicalVaporDeposition）利用物理機制制備所需的薄膜材料，常用于金屬薄膜的制備，如Al,Cu,W,Ti……化學(xué)氣相沉積裝置一．高溫和低溫CVD裝置二.低壓CVD裝置三.激光輔助CVD裝置四.金屬有機化合物CVD裝置五.等離子輔助CVD裝置金屬有機化學(xué)氣相沉積（Metalorganicchemicalvapordeposition）它是利用有機金屬如三甲基鎵、三甲基鋁等與特殊氣體如砷化氫、磷化氫等，在反應(yīng)器內(nèi)進行化學(xué)反應(yīng)，并使反應(yīng)物沉積在襯底上，而得到薄膜材料的生產(chǎn)技術(shù)。特點：使用有機金屬化合物作為反應(yīng)物。作為有機化合物原料

3、必須滿足的條件：a）在常溫左右較穩(wěn)定，且容易處理。b）反應(yīng)生成的副產(chǎn)物不應(yīng)妨礙晶體生長，不應(yīng)污染生長層。c）為了適應(yīng)氣相生長，在室溫左右應(yīng)有適當?shù)恼魵鈮海ā?Torr）。原料的優(yōu)點：這類化合物在較低的溫度即呈氣態(tài)存在，避免了液態(tài)金屬蒸發(fā)的復(fù)雜過程。MOCVD綜合評價：MOCVD設(shè)備相對其他設(shè)備價格要貴，不光是設(shè)備本身貴而且維護費用也貴。MOCVD設(shè)備還是有很多優(yōu)勢的，一是控制極為精密，能生產(chǎn)出高質(zhì)量的材料；二是便于規(guī)?；a(chǎn)，只要材料研發(fā)成功極易轉(zhuǎn)產(chǎn)業(yè)化。所以使用MOCVD設(shè)備是很多高校和科研單位的首選。存在問題設(shè)備復(fù)雜、投資大、外延生長速度慢、經(jīng)濟效益差。

4、對晶體平滑度、穩(wěn)定性和純度等參數(shù)要過嚴格，缺陷和雜質(zhì)會導(dǎo)致外延膜表面缺陷密度大。盡管已廣泛用于多種新型半導(dǎo)體器件制備，但其原子級生長機制仍很不清楚。MOCVD設(shè)備物理沉積PVD（PhysicalVaporDeposition）采用蒸發(fā)或濺射等手段使固體材料變成蒸汽，并在基底表面凝聚并沉積下來。沒有化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)，純粹是物理過程物理沉積方法ThermalEvaporation(熱蒸發(fā))E-beamEvaporation(電子束蒸發(fā))Sputtering(濺射)FilterVacuumArc(真空弧等離子體)ThermalOxidation(熱氧化)ScreenP

5、rinting(絲網(wǎng)印刷)SpinCoating(旋涂法)Electroplate(電鍍)MolecularBeamEpitaxy(分子束外延)高真空環(huán)境<10-3Pa熱蒸發(fā)技術(shù)(ThermalEvaporationTechnique)蒸發(fā)工藝是最早出現(xiàn)的金屬沉積工藝鎢W(Tm=3380℃)鉭Ta(Tm=2980℃)鉬Mo(Tm=2630℃)熱蒸發(fā)-幾種典型結(jié)構(gòu)擋板蒸發(fā)源晶振電子束蒸發(fā)(E-beamEvaporationTechnique)whenV=10kVElectronVelocity=6×104km/sTemperature~5000-6000℃E-

6、beamEvaporationMachine濺射技術(shù)(Sputtering)濺射技術(shù)基本原理：在真空腔中兩個平板電極中充有稀薄惰性氣體，在施加電壓后會使氣體電離，離子在電場的加速下轟擊靶材(陰極)，在使靶材上撞擊(濺射)出原子，被撞擊出的原子遷移到襯底表面形成薄膜。驅(qū)動方式：直流型DCDiode射頻型RFDiode磁場控制型Magnetron離子濺射技術(shù)物理過程1234分子束外延是一種可在原子尺度上精確控制外延厚度、摻雜和界面平整度的薄膜制備技術(shù)。物理沉積單晶薄膜方法；在超高真空腔內(nèi)，源材料通過高溫蒸發(fā)、輝光放電離子化、氣體裂解，電子束加熱蒸發(fā)等方法，產(chǎn)生分

7、子束流。入射分子束與襯底交換能量后，經(jīng)表面吸附、遷移、成核、生長成膜。主要用于半導(dǎo)體薄膜制備（超薄膜、多層量子結(jié)、超晶格）；新一代微波器件和光電子器件的主要技術(shù)方法經(jīng)典范例——GaAs薄膜的生長優(yōu)點源和襯底分別進行加熱和控制，生長溫度低，可形成超精細結(jié)構(gòu)。生長速度低，容易在過程中控制，有利于生長多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)是一個動力學(xué)過程，可以生長一般熱平衡生長難以得到的晶體。生長過程中，表面處于真空中，利于實時監(jiān)控檢測。