復(fù)旦集成電路工藝課件-12

1、集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)1集成電路工藝原理 仇志軍邯鄲校區(qū)物理樓435室集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)2大綱大綱 第一章第一章 前言前言第二章第二章 晶體生長(zhǎng)晶體生長(zhǎng)第第三章三章 實(shí)驗(yàn)室凈化及硅片清洗實(shí)驗(yàn)室凈化及硅片清洗第四章第四章 光刻光刻第五章第五章 熱氧化熱氧化第六章第六章 熱擴(kuò)散熱擴(kuò)散第七章第七章 離子注入離子注入第八章第八章 薄膜淀積薄膜淀積第九章第九章 刻蝕刻蝕第十章第十章 后端工藝與集成后端工藝與集成第十一章第十一章 未來趨勢(shì)與挑戰(zhàn)未來趨勢(shì)與挑戰(zhàn)集成電路工

2、藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)3半導(dǎo)體薄膜：半導(dǎo)體薄膜：Si介質(zhì)薄膜：介質(zhì)薄膜：SiO2，Si3N4, BPSG，金屬薄膜：金屬薄膜：Al，Cu，W，Ti， 在集成電路制在集成電路制備中，很多薄備中，很多薄膜材料由淀積膜材料由淀積工藝形成工藝形成單晶薄膜：?jiǎn)尉П∧ぃ篠i, SiGe（外延）（外延）多晶薄膜：多晶薄膜：poly-SiDeposition集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)41）化學(xué)氣相淀積）化學(xué)氣相淀積 Chemical Vapor Deposition (CVD)一種或數(shù)種物

3、質(zhì)的氣體，以某種方式激活后，在襯底表面發(fā)生一種或數(shù)種物質(zhì)的氣體，以某種方式激活后，在襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并淀積出所需固體薄膜的生長(zhǎng)技術(shù)?；瘜W(xué)反應(yīng)，并淀積出所需固體薄膜的生長(zhǎng)技術(shù)。 例如：例如：APCVD, LPCVD, PECVD, HDPCVD2）物理氣相淀積）物理氣相淀積 Physical Vapor Deposition (PVD)利用某種物理過程實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，即將原子或分子轉(zhuǎn)移到襯利用某種物理過程實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，即將原子或分子轉(zhuǎn)移到襯底（硅）表面上，并淀積成薄膜的技術(shù)。底（硅）表面上，并淀積成薄膜的技術(shù)。例如：例如：蒸發(fā)蒸發(fā) evaporation，濺射，濺射sputtering兩

4、類主要的淀積方式兩類主要的淀積方式集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)5除了除了CVD和和PVD外，制備薄膜的方法還有外，制備薄膜的方法還有:銅互連是由電鍍工藝制作銅互連是由電鍍工藝制作旋涂Spin-on鍍/電鍍electroless plating/electroplating集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)6外延：外延：在單晶襯底上生長(zhǎng)一層新在單晶襯底上生長(zhǎng)一層新的單晶層，晶向取決于襯底的單晶層，晶向取決于襯底外延硅應(yīng)用舉例外延硅應(yīng)用舉例集成電路工藝原理INFO130024.02

5、第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)7CMOSCMOS柵電極材料；多層金屬化電極的導(dǎo)電材料柵電極材料；多層金屬化電極的導(dǎo)電材料多晶硅薄膜的應(yīng)用多晶硅薄膜的應(yīng)用集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)8Chemical Vapor Deposition (CVD)PolycrystallineSingle crystal (epitaxy) Substrate Epitaxy Courtesy Johan Pejnefors, 2001集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)9對(duì)薄膜的

6、要求對(duì)薄膜的要求組分正確，玷污少，電學(xué)和機(jī)械性能好組分正確，玷污少，電學(xué)和機(jī)械性能好 片內(nèi)及片間（每一硅片和硅片之間）均勻性好片內(nèi)及片間（每一硅片和硅片之間）均勻性好3. 臺(tái)階覆蓋性好（臺(tái)階覆蓋性好（conformal coverage 保角覆蓋）保角覆蓋） 填充性好填充性好 平整性好平整性好 集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)10化學(xué)氣相淀積（化學(xué)氣相淀積（CVD）單晶單晶 (外延）、多晶、非晶（無定型）薄膜外延）、多晶、非晶（無定型）薄膜半導(dǎo)體、介質(zhì)、金屬薄膜半導(dǎo)體、介質(zhì)、金屬薄膜常壓化學(xué)氣相淀積（常壓化學(xué)氣相淀積（APCVD），低壓

7、），低壓CVD (LPCVD)，等離子體增強(qiáng)淀積（，等離子體增強(qiáng)淀積（PECVD）等）等CVDCVD反應(yīng)必須滿足三個(gè)揮發(fā)性標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)必須滿足三個(gè)揮發(fā)性標(biāo)準(zhǔn) 在淀積溫度下在淀積溫度下, ,反應(yīng)劑必須具備足夠高的蒸汽壓反應(yīng)劑必須具備足夠高的蒸汽壓 除淀積物質(zhì)外除淀積物質(zhì)外, ,反應(yīng)產(chǎn)物必須是揮發(fā)性的反應(yīng)產(chǎn)物必須是揮發(fā)性的 淀積物本身必須具有足夠低的蒸氣壓淀積物本身必須具有足夠低的蒸氣壓集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)11(1)(1)反應(yīng)劑被攜帶氣體引入反應(yīng)器反應(yīng)劑被攜帶氣體引入反應(yīng)器后，在襯底表面附近形成后，在襯底表面附近形成“滯留滯留層層”

8、，然后，在主氣流中的反應(yīng)劑，然后，在主氣流中的反應(yīng)劑越過邊界層擴(kuò)散到硅片表面越過邊界層擴(kuò)散到硅片表面(2)(2)反應(yīng)劑被吸附在硅片表面，并反應(yīng)劑被吸附在硅片表面，并進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)(3)化學(xué)反應(yīng)生成的固態(tài)物質(zhì)，化學(xué)反應(yīng)生成的固態(tài)物質(zhì)，即所需要的淀積物，在硅片表即所需要的淀積物，在硅片表面成核、生長(zhǎng)成薄膜面成核、生長(zhǎng)成薄膜(4)反應(yīng)后的氣相副產(chǎn)物，離開反應(yīng)后的氣相副產(chǎn)物，離開襯底表面，擴(kuò)散回邊界層，并襯底表面，擴(kuò)散回邊界層，并隨輸運(yùn)氣體排出反應(yīng)室隨輸運(yùn)氣體排出反應(yīng)室化學(xué)氣相淀積的基本過程化學(xué)氣相淀積的基本過程集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理

9、 (上上)12F1是反應(yīng)劑分子的粒子流密度是反應(yīng)劑分子的粒子流密度F2代表在襯底表面化學(xué)反應(yīng)消耗的反應(yīng)劑分子流密度代表在襯底表面化學(xué)反應(yīng)消耗的反應(yīng)劑分子流密度生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)從簡(jiǎn)單的生長(zhǎng)模型出發(fā)，用從簡(jiǎn)單的生長(zhǎng)模型出發(fā)，用動(dòng)力學(xué)方法研究化學(xué)氣相淀動(dòng)力學(xué)方法研究化學(xué)氣相淀積推導(dǎo)出積推導(dǎo)出生長(zhǎng)速率的表達(dá)式生長(zhǎng)速率的表達(dá)式及其兩種極限情況及其兩種極限情況與熱氧化生長(zhǎng)稍有與熱氧化生長(zhǎng)稍有不同的是，沒有了不同的是，沒有了在在SiO2中的擴(kuò)散流中的擴(kuò)散流集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)13hG 是質(zhì)量輸運(yùn)系數(shù)（是質(zhì)量輸運(yùn)系數(shù)（cm/sec） k

10、s 是表面化學(xué)反應(yīng)系數(shù)（是表面化學(xué)反應(yīng)系數(shù)（cm/sec）在穩(wěn)態(tài)，兩類粒子流密度應(yīng)相等。這樣得到在穩(wěn)態(tài)，兩類粒子流密度應(yīng)相等。這樣得到可得：可得：)(1SGGCChFSsCkF 221FFF11GsGShkCC集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)14設(shè)設(shè)TGCCY 則生長(zhǎng)速率則生長(zhǎng)速率這里這里 Y 為在氣體中反應(yīng)劑分子的摩爾比值為在氣體中反應(yīng)劑分子的摩爾比值,CG為每為每cm3中反應(yīng)劑分子數(shù)，這里中反應(yīng)劑分子數(shù)，這里CT為在為在氣體中每氣體中每cm3的所有分子總數(shù)的所有分子總數(shù).21 GGGGTotalGTGPPPPPPCCYPG 是反應(yīng)劑

11、分子的分壓，是反應(yīng)劑分子的分壓，PG1，PG1 PG2 PG3.等是系統(tǒng)中其它氣體的分壓等是系統(tǒng)中其它氣體的分壓N是形成薄膜的單位體積中的原子數(shù)。對(duì)硅外延是形成薄膜的單位體積中的原子數(shù)。對(duì)硅外延N為為51022 cm-3 YNChkhkNChkhkNFvTGsGsGGsGs集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)15Y一定時(shí)，一定時(shí)， v 由由hG和和ks中較小者決定中較小者決定1、如果、如果hGks，則，則CsCG,這種情況為表面反應(yīng)控制過程這種情況為表面反應(yīng)控制過程有有2、如果、如果hGks，則，則CS0，這是質(zhì)量傳輸控制過程，這是質(zhì)量傳輸

12、控制過程有有 質(zhì)量輸運(yùn)控制，對(duì)溫度不敏感質(zhì)量輸運(yùn)控制，對(duì)溫度不敏感YkNCvsTYhNCvGT表面（反應(yīng)）控制，對(duì)溫度表面（反應(yīng)）控制，對(duì)溫度特別敏感特別敏感 kTEkkasexp0集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)16T對(duì)對(duì)ks的影響較的影響較hG大許多，因此：大許多，因此： hGks表面控制表面控制過程在較低溫度過程在較低溫度出現(xiàn)出現(xiàn)生長(zhǎng)速率和溫度的關(guān)系生長(zhǎng)速率和溫度的關(guān)系硅外延：硅外延：Ea=1.6 eV斜率與激活能斜率與激活能Ea成正比成正比hGconstant集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄

13、膜淀積原理 (上上)17以硅外延為例（以硅外延為例（1 atm，APCVD）hG 常數(shù)常數(shù)Ea 值相同值相同外延硅淀積往往是外延硅淀積往往是在高溫下進(jìn)行，以在高溫下進(jìn)行，以確保所有硅原子淀確保所有硅原子淀積時(shí)排列整齊，形積時(shí)排列整齊，形成單晶層。為質(zhì)量成單晶層。為質(zhì)量輸運(yùn)控制過程。此輸運(yùn)控制過程。此時(shí)對(duì)溫度控制要求時(shí)對(duì)溫度控制要求不是很高，但是對(duì)不是很高，但是對(duì)氣流要求高。氣流要求高。多晶硅生長(zhǎng)是在低多晶硅生長(zhǎng)是在低溫進(jìn)行，是表面反溫進(jìn)行，是表面反應(yīng)控制，對(duì)溫度要應(yīng)控制，對(duì)溫度要求控制精度高。求控制精度高。集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上

14、)18當(dāng)工作在高溫區(qū)當(dāng)工作在高溫區(qū),質(zhì)量控制為主導(dǎo)，質(zhì)量控制為主導(dǎo)，hG是常數(shù)，是常數(shù)，此時(shí)反應(yīng)氣體通過邊界層的擴(kuò)散很重要，即反此時(shí)反應(yīng)氣體通過邊界層的擴(kuò)散很重要，即反應(yīng)腔的設(shè)計(jì)和晶片如何放置顯得很重要。應(yīng)腔的設(shè)計(jì)和晶片如何放置顯得很重要。記住關(guān)鍵兩點(diǎn)：記住關(guān)鍵兩點(diǎn)：ks 控制的淀積控制的淀積 主要和溫度有關(guān)主要和溫度有關(guān)hG 控制的淀積控制的淀積 主要和反應(yīng)腔體幾何形狀有關(guān)主要和反應(yīng)腔體幾何形狀有關(guān)集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)19單晶硅外延要采用圖中的臥式反應(yīng)設(shè)備，單晶硅外延要采用圖中的臥式反應(yīng)設(shè)備，放置硅片的石墨舟為什么要有傾斜

15、放置硅片的石墨舟為什么要有傾斜? 集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)20這里界面層厚度這里界面層厚度 s是是x方向平板長(zhǎng)度的函數(shù)。方向平板長(zhǎng)度的函數(shù)。a. 隨著隨著x的增加，的增加， s(x)增加，增加，hG下降。如果下降。如果淀積受質(zhì)量傳輸控制，則淀積速度會(huì)下降淀積受質(zhì)量傳輸控制，則淀積速度會(huì)下降b. 沿支座方向反應(yīng)氣體濃度的減少沿支座方向反應(yīng)氣體濃度的減少, 同樣導(dǎo)同樣導(dǎo)致淀積速度會(huì)下降致淀積速度會(huì)下降sGGDhUxxs)( 為氣體粘度為氣體粘度 為氣體密度為氣體密度U為氣體速度為氣體速度集成電路工藝原理INFO130024.02第八

16、章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)21因此，支座傾斜可以促使因此，支座傾斜可以促使 s(x)沿沿x變化減小變化減小原理：原理：由于支座傾斜后，氣流的流過的截面積由于支座傾斜后，氣流的流過的截面積下降，導(dǎo)致氣流速度的增加，進(jìn)而導(dǎo)致下降，導(dǎo)致氣流速度的增加，進(jìn)而導(dǎo)致 s(x)沿沿x減小和減小和hG的增加。從而用加大的增加。從而用加大hG的方法來補(bǔ)償?shù)姆椒▉硌a(bǔ)償沿支座長(zhǎng)度方向的氣源的耗盡而產(chǎn)生的淀積速沿支座長(zhǎng)度方向的氣源的耗盡而產(chǎn)生的淀積速率的下降。尤其對(duì)質(zhì)量傳輸控制的淀積至關(guān)重率的下降。尤其對(duì)質(zhì)量傳輸控制的淀積至關(guān)重要，如要，如APCVD法法外延硅外延硅。集成電路工藝原理INFO1300

17、24.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)22外延單晶硅的化學(xué)反應(yīng)式外延單晶硅的化學(xué)反應(yīng)式以上所有反應(yīng)是可逆的，因此還原反應(yīng)和以上所有反應(yīng)是可逆的，因此還原反應(yīng)和HCl對(duì)硅的腐蝕均可對(duì)硅的腐蝕均可發(fā)生，這和反應(yīng)劑的摩爾分量和生長(zhǎng)溫度有關(guān)。發(fā)生，這和反應(yīng)劑的摩爾分量和生長(zhǎng)溫度有關(guān)。HClSiHSiClHClSiClSiHHSiClClSiHHClSiClSiHClHClClSiHHSiHClHClSiHClHSiCl 222222222322233242集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)23目前外延常用氣源及相應(yīng)目前外延常用

18、氣源及相應(yīng)總體化學(xué)反應(yīng)總體化學(xué)反應(yīng)242HSiSiHHClSiClSiH222 硅外延：硅外延：硅鍺外延：硅鍺外延：242HGeGeH242HSiSiH242HGeGeHHClSiClSiH222選擇性外延：加選擇性外延：加HClHClSiHSiClHClSiClSiH22222原位摻雜外延：加原位摻雜外延：加BH3/B2H6，PH3/AsH3集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)24Two different modes of epitaxyNon-selective epitaxial growth (NSEG)Selective epi

19、taxial growth (SEG)OxideEpiSubstrateSubstrateEpiPoly集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)25斜率與激活斜率與激活能能Ea成正比成正比APCVD的主要問題：低產(chǎn)率（的主要問題：低產(chǎn)率（throughput）高溫淀積：硅片需水平放置高溫淀積：硅片需水平放置低溫淀積：反應(yīng)速率低低溫淀積：反應(yīng)速率低集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)26低壓化學(xué)氣相淀積低壓化學(xué)氣相淀積 （LPCVD）因此低壓可以大大提高因此低壓可以大大提高h(yuǎn)G的值。的值。例如

20、在壓力為例如在壓力為1 torr時(shí)，時(shí)，DG可以提高可以提高760倍，而倍，而 s只提高約只提高約7倍，所以倍，所以hG可以提高可以提高100倍。氣體倍。氣體在界面不再受到傳輸速率限制。在界面不再受到傳輸速率限制。totalGPD1在質(zhì)量輸運(yùn)控制區(qū)域：在質(zhì)量輸運(yùn)控制區(qū)域：sGGDh集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)27 分子自由程變長(zhǎng)，反應(yīng)氣體質(zhì)量遷移速率相對(duì)于表面反應(yīng)速率大大增加，這就克服了質(zhì)量傳輸限制，使淀積薄膜的厚度均勻性提高，也便于采用直插密集裝片 降低氣體壓力，氣體分子的自由程加長(zhǎng)，氣相反應(yīng)中容易生成亞穩(wěn)態(tài)的中間產(chǎn)物，從而降低了

21、反應(yīng)激活能，因此，在不改變淀積速率的情況下，淀積溫度就可以低于APCVD的淀積溫度prkT22 反比于氣體壓強(qiáng)反比于氣體壓強(qiáng)r為氣體分子的半徑為氣體分子的半徑平均自由程平均自由程集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)28集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)29增加產(chǎn)率增加產(chǎn)率 晶片可直插放置許多片（晶片可直插放置許多片（100-200）工藝對(duì)溫度靈敏工藝對(duì)溫度靈敏,但是采用溫度控制好的熱壁式系統(tǒng)可解決但是采用溫度控制好的熱壁式系統(tǒng)可解決溫度控制問題溫度控制問題氣流耗盡仍是影響均勻性的因素，

22、可以設(shè)定溫差氣流耗盡仍是影響均勻性的因素，可以設(shè)定溫差525 C，或分段進(jìn)氣或分段進(jìn)氣集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)30Batch processingBatch processing：同時(shí)：同時(shí)100-200100-200片片薄膜厚度均勻性好薄膜厚度均勻性好可以精確控制薄膜的成份和結(jié)構(gòu)可以精確控制薄膜的成份和結(jié)構(gòu)臺(tái)階覆蓋性較好臺(tái)階覆蓋性較好低溫淀積過程低溫淀積過程淀積速率快淀積速率快生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高生產(chǎn)成本低生產(chǎn)成本低LPCVD法的主要特點(diǎn)有時(shí)，淀積溫度需很低，薄膜質(zhì)有時(shí)，淀積溫度需很低，薄膜質(zhì)量要求又很高。如：在形成的量要求又

23、很高。如：在形成的Al層上面淀積介質(zhì)等。層上面淀積介質(zhì)等。解決辦法：等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相解決辦法：等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積淀積 PECVD集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)31多晶硅淀積方法多晶硅淀積方法LPCVDLPCVD，主要用硅烷法，即在，主要用硅烷法，即在600-650 600-650 溫度下，由硅溫度下，由硅烷熱分解而制成，總體化學(xué)反應(yīng)（烷熱分解而制成，總體化學(xué)反應(yīng)（overall reactionoverall reaction）方程是：方程是：SiHSiH4 4Si(Si(多晶多晶)+2H)+2H2 2低于低于575 所淀積的硅

24、是無定形或非晶硅（所淀積的硅是無定形或非晶硅（amorphous Si）；）；高于高于600 淀積的硅是多晶，通常具有柱狀結(jié)構(gòu)（淀積的硅是多晶，通常具有柱狀結(jié)構(gòu)（column structure）；）；當(dāng)非晶經(jīng)高溫（當(dāng)非晶經(jīng)高溫（600 ）退火后，會(huì)結(jié)晶（）退火后，會(huì)結(jié)晶（crystallization）；）；柱狀結(jié)構(gòu)多晶硅經(jīng)高溫退火后，晶粒要長(zhǎng)大（柱狀結(jié)構(gòu)多晶硅經(jīng)高溫退火后，晶粒要長(zhǎng)大（grain growth）。）。集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)32多晶硅的摻雜多晶硅的摻雜氣固相擴(kuò)散氣固相擴(kuò)散離子注入離子注入在淀積過程中加入在淀積

25、過程中加入摻雜氣體（稱為原位摻雜氣體（稱為原位摻雜，摻雜，in situ），與），與外延摻雜類似外延摻雜類似多晶硅的氧化多晶硅的氧化多晶硅通常在多晶硅通常在9001000 范范圍內(nèi)進(jìn)行干氧氧化圍內(nèi)進(jìn)行干氧氧化未摻雜或輕摻雜多晶硅的氧未摻雜或輕摻雜多晶硅的氧化速率介於（化速率介於（111）和（）和（100）單晶硅的氧化速率之間單晶硅的氧化速率之間摻磷多晶硅的氧化速率要比摻磷多晶硅的氧化速率要比未摻雜（或輕摻雜）多晶硅的未摻雜（或輕摻雜）多晶硅的氧化速率快氧化速率快集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)33625 C LPCVD多晶硅的多晶硅的T

26、EM照片照片集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)34薄膜淀積速率隨溫薄膜淀積速率隨溫度上升而迅速增加度上升而迅速增加淀積速率隨淀積速率隨硅烷濃硅烷濃度（度（硅烷分壓）增加硅烷分壓）增加而增加而增加淀積參數(shù)的影響淀積參數(shù)的影響- - 溫度溫度- - 壓強(qiáng)壓強(qiáng)- - 硅烷濃度硅烷濃度- - 摻雜劑濃度摻雜劑濃度集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)35多晶硅的淀積速率多晶硅的淀積速率通常不是硅烷濃度的線性函數(shù)通常不是硅烷濃度的線性函數(shù)表面吸附的影響表面吸附的影響一級(jí)反應(yīng)一級(jí)反應(yīng)線性關(guān)系線性關(guān)系

27、YkNCvsT集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)36氧化硅的淀積方法氧化硅的淀積方法1）低溫）低溫CVD（250450 C）)(2)()()(2224gHsSiOgOgSiH可以同時(shí)摻雜，如：可以同時(shí)摻雜，如：PH3，形成，形成PSG磷硅玻璃：磷硅玻璃：)(6)(2)(5)(425223gHsOPgOgPH硅烷為源的淀積硅烷為源的淀積APCVD，LPCVD，PECVD淀積溫度低，可作為鈍化層，密度小于熱生長(zhǎng)氧化硅，臺(tái)階覆蓋差。用用HD-PECVD可以獲可以獲得低溫（得低溫（120 C）的）的高質(zhì)量氧化硅膜高質(zhì)量氧化硅膜)(2)(4)()(4)(22224gOHgNsSiOgONgSiH也可以也可以PECVD：P2O5和和SiO2組成的二元組成的二元玻璃網(wǎng)絡(luò)體玻璃網(wǎng)絡(luò)體應(yīng)力小，流動(dòng)性增加應(yīng)力小，流動(dòng)性增加堿金屬離子的吸雜中心堿金屬離子的吸雜中心易吸水形成磷酸易吸水形成磷酸集成電路工藝原理INFO130024.02第八章第八章 薄膜淀積原理薄膜淀積原理 (上上)37TEOS（正硅酸乙酯）為源的淀積（正硅酸乙酯）為源的淀積副產(chǎn)物)()()()(22452sSiOgOlHOCSi2）中溫）中溫