二氧化硅薄膜的淀积

发布者:admin 发布时间:2019-10-26 03:29 浏览次数:

  按温度划分:低温工艺(200~500)和中温工艺(500~750 6.4.1CVD-SiO 特性与用途1、分类 2、特点、用途及要求 的理化性质相比略有差异,随着工艺温度降低,密度下降,耐腐蚀性下降,成分偏离化学配比。还有些性质与CVD方法、源系统等有关: 热氧化SiO 折射率n=1.46,当n

  晶粒内部 杂质在晶粒内与晶界处分凝----分凝系数小于1,且随温度而变化, 高温时晶粒内杂质在低温时运动到晶界处,而高温时又返回晶粒 6.6.1多晶硅薄膜的性质与用途 15 晶粒内的电学行为和单晶硅的电学 行为相似; 掺杂浓度相同时,低掺杂浓度多晶 比单晶电阻率高得多,随着掺杂浓 度增高,两者逐渐接近; 电阻率与晶粒尺寸有关,晶粒尺寸 大电阻率低,晶粒小则相反; 晶粒尺寸进入纳米时,电阻率迅速 增加,成为半绝缘薄膜。 掺磷多晶与单晶硅电阻率曲线 特点:多晶硅有良好的高温工艺兼容性, 与热生长SiO2有很好的接触性能,保形 性良好,应力小。 用途:非常广泛 MOS器件的栅电极及多层互连布线; 自对准工艺的硅栅等; 在SRAM中用于制作高值负载电阻; MEMS器件中,制作压学传感器的应变 电阻等。 17 MOS的自对准多晶硅栅 Si SIO2 Poly-Si 多晶硅压力传感器芯片 6.6.2 CVD 源:硅烷 SiH 质量:淀积温度、淀积速率,总压力、硅烷分压,以及随后的热 处理过程。 18 6.6.3 是在CVD过程中,将含所需杂质元素的掺杂剂,如PH 等,与硅源混合气体一起通入反应器,进行的原位气相掺杂。对多晶硅薄膜的生长动力学特性和薄膜的结构、形貌都有显著的影响。 如,掺杂剂为PH 时多晶硅薄膜的厚度均匀性变差;p型杂质使淀积速率单调增大,而n型杂质使淀积速率下降。 方法简单;但杂质源和硅源的化学动力学性质不同,导致薄膜生长过程 更加复杂,且难以获得重掺杂的n型多晶硅。 19 1、直接掺杂 2、两步工艺 是先LPCVD本征多晶硅薄膜,然后再进 行离子注入或扩散掺杂。 离子注入:杂质数量精确可控,也适 用低掺杂薄膜的制备。注入后通常采 用RTP完成杂质激活。 扩散掺杂:N型杂质常用液态源POCl 工艺温度在900~1000,扩散速率很快,增加了薄膜表面的粗糙度。 20 掺磷多晶硅电阻率曲线 用途: 作导电填充物--插塞(plug); 作局部互联材料--W的电导率低, 只用作短程互连线。 特性:体电阻率较小7-12Ω.cm; 热稳定性较高,但超过400时, 钨膜会被空气中的氧所氧化,熔 点3410;较低的应力;良好的 抗电迁移能力和抗腐蚀性。 6.7 CVD 21 6.7.1 钨及其化学气相淀积 上、下导电层电连接使用“钉头”和“插塞” 在电场作用下,金属离子产生定向运动,特别是在晶界处。 在局部由质量堆积而出现小丘、 晶须,或由质量亏损出现空洞 CVD-W 冷壁式LPCVD,钨源为WF 300,消耗Si,10-15nm自停止; 反应:WF 2W+HF(g)2、覆盖淀积 先淀积附着层,如TiN,再LPCVD-W 与SiH 应过量:2WF 22Si SiO2 覆盖式CVD-W填充通孔照片6.7.2 源:WF 工艺:300~400、6.7~40kPa,在冷壁式反应器中淀积。 特点:WSi 在晶界处有Si集结,实际X

  2~2.6,电阻率约500μΩcm,若在900快速退火,电阻率可降至约50μΩcm。 用途:在多晶硅/难熔金属硅化物(记为:polycide)的存储器芯片中被 用作字线和位线,WSi 也可作为覆盖式钨的附着层。23 1、LPCVD-WSi CVD-TiN源:TiCl 6TiN(s)+24HCl 系统,600以上热壁式LPCVD;TDMAT系统500以下的MOCVD 特性:TiN热稳定性好,界面结合强度高,导电性能好,杂质在TiN中 的扩散激活能很高, 用途:在多层互连系统中作为扩散阻挡层和(或)附着层使用 24 6.7.3 CVD 目前,多数金属及金属化合物的CVD工 艺并不十分成熟。寻找合适的源是关键。 CVD-Cu:使用二价和一价铜的有机物 作为源,采用冷壁式LPCVD或MOCVD 方法,选择淀积; CVD-Al:常用的铝源也是铝有机物如 TIBA等,采用MOCVD方法,工艺温度 在有毒、易燃等安全问题。25 CVD-Cu冷壁式LPCVD设备示意图


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