CVD二氧化硅的特性和淀积方法

6.4CVD二氧化硅的特性和淀积方法之前言2122一、化学气相淀积的发展二、化学气相淀积的含义、特点及分类三、CVD二氧化硅的特点四、CVD二氧化硅薄膜在ULSI工艺中的作用以及工艺要求五、CVD二氧化硅工艺中常用的技术化学气相淀积的发展2324化学气相沉积的古老原始形态可以追朔到古人类在取暖或烧烤时熏在岩洞壁或岩石上的黑色碳层。作为现代CVD技术发展的开始阶段在20世纪50年代主要着重于刀具涂层的应用。从20世纪60～70年代以来由于半导体和集成电路技术发展和生产的需要，CVD技术得到了更迅速和更广泛的发展。CVD技术不仅成为半导体超纯硅原料—超纯多晶硅生产的唯一方法，而且也是硅单晶外延、砷化镓等Ⅲ～Ⅴ旋半导体和Ⅱ～Ⅵ旋半导体单晶外延的基本生产方法。在集成电路生产中更广泛的使用CVD技术沉积各种掺杂的半导体单晶外延薄膜、多晶硅薄膜、半绝缘的掺氧多晶硅薄膜；绝缘的二氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃、硼硅玻璃薄膜以及金属钨薄膜等。在制造各类特种半导体器件中，采用CVD技术生长发光器件中的磷砷化镓、氮化镓外延层等，硅锗合金外延层及碳化硅外延层等也占有很重要的地位。中国CVD技术生长高温超导体薄膜和CVD基础理论方面取得了一些开创性成果。1990年以来中国在激活低压CVD金刚石生长热力学方面，根据非平衡热力学原理,开拓了非平衡定态相图及其计算的新领域，第一次真正从理论和实验对比上定量化的证实反自发方向的反应可以通过热力学反应耦合依靠另一个自发反应提供的能量推动来完成。低压下从石墨转变成金刚石是一个典型的反自发方向进行的反应，它依靠自发的氢原子耦合反应的推动来实现。在生命体中确实存在着大量反自发方向进行的反应，据此可以把激活（即由外界输入能量）条件下金刚石的低压气相生长和生命体中某些现象做类比讨论。因此这是一项具有深远学术意义和应用前景的研究进展。目前，CVD反应沉积温度的耕地温化是一个发展方向，金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)是一种中温进行的化学气相沉积技术，采用金属有机物作为沉积的反应物，通过金属有机物在较低温度的分解来实现化学气相沉积。近年来发展的等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)也是一种很好的方法，最早用于半导体材料的加工，即利用有机硅在半导体材料的基片上沉积SiO2。PECVD将沉积温度从1000℃降到600℃以下，最低的只有300℃左右，等离子体增强化学气相沉积技术除了用于半导体材料外，在刀具、模具等领域也获得成功的应用。返回化学气相淀积的含义、特点及分类CVD(ChemicalVaporDeposition,化学气相淀积)，指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。在超大规模集成电路中很多薄膜都是采用CVD方法制备。经过CVD处理后，表面处理膜密着性约提高30%，防止高强力钢的弯曲，拉伸等成形时产生的刮痕。CVD特点：淀积温度低，薄膜成份易控，膜厚与淀积时间成正比，均匀性，重复性好，台阶覆盖性优良。1)按照淀积温度，可分为低温（200℃～500℃）、中温（500℃～1000℃）和高温（1000℃～1300℃）；2)按照反应器内的压力，可分为常压CVD（APCVD）和低压CVD(LPCVD)；3)按照反应器壁的温度，可分为热壁方式和冷壁方式CVD；4)按照反应激活方式，可分为热激活和等离子体激活CVD。上述各过程依次进行，最慢的步骤限定了反应速率。返回CVD二氧化硅的特点Si—O四面体结构组成的无定型网络结构，与热生长二氧化硅相比，密度较低，硅与氧数量之比与热生长二氧化硅也存在轻微的差别，因而薄膜的力学和电学特性有就有所不同。高温淀积或者在淀积之后进行高温退火，都可以使CVD二氧化硅薄膜的特性接近于热生长二氧化硅的特性。返回CVD二氧化硅薄膜在ULSI工艺中的作用以及工艺要求多晶吸杂剂硅与金属层之间的绝缘层；多层布线中金属层之间的绝缘层；MOS晶体管的栅极介质；吸杂剂；扩散源；扩散和离子注入工艺中的掩膜；防止杂质外扩的覆盖层以及钝化层等。厚度均匀结构性能好粒子和化学玷污要低与衬底之间有良好的黏附性具有较小的应力防止碎裂完整性要好以获得高性能器件较高的产量等返回CVD二氧化硅常用的技术1)常压化学气相沉积（APCVD）(2)低压化学气相沉积（LPCVD）(3)等离子体增强化学气相沉积（PECVD）常压化学气相淀（APCVD）是指在大气压下进行的一种化学气相淀积的方法，这是化学气相淀积最初所采用的方法。这种工艺所需的系统简单，反应速度快，，但是均匀性较差，台阶覆盖能力差，所以一般用于厚的介质淀积。三种CVD方法的优缺点沉积方式优点缺点APCVD反应器结构简单沉积速率快低温沉积阶梯覆盖能差粒子污染LPCVD高纯度阶梯覆盖能力极佳产量高，适合于大规模生产高温沉积低沉积速率PECVD低温制程高沉积速率阶梯覆盖性好化学污染粒子污染低压化学气相沉积（LPCVD）等离子体增强化学气相沉积（PECVD）CVD技术仪器设备