IC制作中的薄膜及薄膜加工——CVD法在线视频

好了

我们现在再看看

用于大规模集成

超大规模集成电路的CVD的

分类方法

CVD的装置

我们看看CVD

CVD是Chemical Vapor Deposition

广义上讲的话

有外延膜的生长

有常压CVD

大多数是利用400度左右的

低温CVD形成二氧化硅膜

还有硅烷氧膜等等这些

还有减压CVD

冷壁的CVD

主要用于金属 硅化物等等这些

那个热壁的CVD

主要是用于氮化硅膜 氧化硅膜

等等这些

等离子CVD有冷壁的有热壁的

等离子CVD的温度

比这个温度的话

就可以降下来

还有高密度等离子CVD

电子自旋共振

高密度等离子

螺旋波等等这些

这些近年来的话

用的也是比较多的

还有光CVD

利用光激发的CVD

还有激光CVD

还有什么

快速加热过程等等这些

这都是CVD的过程

主要CVD过程

是生产各种各样的膜层

我们看看刚才我们

无论是真空蒸镀也好

还是磁控溅射也好

制作的大部分是金属膜和合金膜

在集成电路里边的话

用到了大量的化合物膜

无论是硅化膜

氧化硅膜还有其他的各种膜层

这种化合物膜层

就得用CVD方法

实际上在大规模集成电路过程当中

用使用CVD的过程

原比使用PVD的过程要多得多

这是CVD当中主要的反应装置

第一个是常压CVD

第二个是减压CVD

第三是等离子CVD

第四个是高密度等离子体CVD装置

高密度等离子CVD装置

一般CVD装置

它的共同的特点是什么

它的装料是很大

它的装的料很大

依次装进很多

因为它的工作压力是减压

常压CVD

常压CVD更不用说了

它就是在大气压下

减压CVD

就略微比它 气压低一点

到最低到几百

几十个帕

几十个帕

几百帕到

它的工作气压

比较高

气压比较高

体积又比较大

因此每次装料

装的可以很多

由于它的气压

不是那么高真空的

像真空蒸镀

像电子速蒸发呀

十的负四次方帕

那个是高度真空

真空度一高了以后

他就是说

绕射性就比较差

你要有一个台阶

镀的时候

台阶覆盖度就比较差

台阶附近的话

就容易断线

而CVD过程

就它的工作压力

相应的比较高嘛

因此的话

棱角 深孔 拐角处

都可以实现

装量比较大

工作效率比较高

工作效率比较高

特别是采取等离子CVD

它可以降低温度

降低温度等等这些

所以CVD过程

在大规模集成电路里边

用的是很多很多的

这里边

就是说

这两张图

讲的是CVD过程的

传输反应成膜过程

这个是等离子CVD过程当中

传输反应成膜的过程

你看

标题就可以看的出来

在成膜的过程当中

他的反应介质是怎么传输的

是怎么反应的

是怎么成膜的

那么看

首先第一是反应物的

质量传递

把气象反应物给输入进来

第二条薄膜先驱物

产生反应

产生反应完了以后

你反应完了

沉积在表面上

表面得扩散

得吸附

得表面反应

得形成连续膜

它有这么个过程

但是在普通的化学器上沉积

顾名思义

CVD过程是Chemical Vapor Deposition

它只是化学的过程

他所需要的是什么

是温度

所需要的温度

温度一般都很高

这里边要长成膜的话

得需要扩散的过程

因此

他普通的CVD过程

必须得需要高温

必须得需要高温

另外

它的反应的

沉积物的质量不是特别好

那么如果把等离子体

引入的CVD过程

就是PCVD过程

我们看它的传输反应成膜过程

它也是输送进来

那么它有一条

就是反

电场使反应物分解

一分解以后的话

活性就高了

它活性高

反应温度可以降下来

反应更加充分

它这里边

也有一个形成过程

也吸附 扩散

最后成长过程

因此它PCVD

相对普通的CVD来讲

反应温度可以比较低

它反应相当充分

可以制作一些CVD当中

不能实现的一些反应

都可以沉积

所以一般的在集成电路里边

用的比较多的话

是现在当然

CVD也是有的

比方说在一般液晶显示器里边

大部分用的都是什么

等离子CVD过程

好 下边我们讲离子注入

我们在集成电路

CMOS元件制作过程当中

离不开离子注入

我们已经讲过

半导体

本征半导体

它是实际上我们用的半导体

都是搀杂的半导体

往里搀杂

五价的磷或者砷

组成n型半导体

往里面搀三价的硼

实行p型半导体

用它来实行pn结

那个我们是怎么实现

要进行离子注入

要进行离子注入

离子注入

就是一定量的

能量的离子

打入到半导体材料里面去

当年也不见得打到半导体材料里面去

其他材料也可以离子注入

我们上一个图

已经讲了

离子碰撞物体表面时

所引发的各种现象

引发的各种现象

等离子打进来

这个图讲过了

三个方面考虑

一个是入射离子的这一个角度考虑

从注入的角度考虑

再一个

从产生的效应考虑

我们溅射过程

我们最关心的这部分内容

我产生二次电子

产生中性原子嘛

产生中性原子就是沉积上了嘛

二次电子

就是使它电离嘛

但是我们所谓的离子注入

我们所关心的是这里边的情况

注意

离子打入里边的情况

因此说我们说离子注入里

离子能量

肯定是远远高于

溅射能量的范围

我们看看

就是多晶硅中

注入不同能量的砷

剂量均为1乘十的16次方

每平方厘米的情况下

浓度沿深度方向的分布

你看这能量

是60个千电子伏

遇到一百个千电子伏

它的能量是很高的

注入能量

你们看随着能量的升高

最高浓度 最高浓度

它是往下降的

而且随着能量的升高

最高的浓度是往里移的

最高的浓度往下降的

最高浓度是往里移的

而且分布曲线是变宽的

由原来非对称的情况

逐渐变成对称的情况

逐渐变成对称的情况

我们第三张图

就是硅单晶中

注入不同能量硼

剂量均为注入负15次方的情况下

浓度沿浓度方向的分布

同样是有这个道理

它的最高浓度是略微下降

它的最高浓度

它得逐渐得往里走

然后曲线

逐渐的变成对称的情况

第四张图

注入 刚注入后的原子状态

注入后退火的原子状态

注入以后

离子注入就产生缺陷

会产生缺陷嘛

产生间隙原子和空位什么这些东西

产生缺陷

这个是非平衡的缺陷

我们要通过退火

把它变成平衡的缺陷

变成平衡的缺陷

经过退火 无论是注入的原子

还是原有的硅原子

都返回到晶格位置

并实现电气活性化

因此我们需要的话是这种

这种我不是前边讲过嘛

你注入的硼离子

你一定要介入到晶格里面去

介入到晶格里面去的话

它能产生施主 施主能级

你不能弄乱七八糟的

弄乱七八糟的话

它不好实现外电子是8的嘛

你外电子要实现8

这会产生那个搀杂效应

这就是离子注入装置

离子注入装置

首先有个离子源

有个质量分离的电磁铁

又经过偏转器

经过各种各样的偏转器

打到硅元片上

当然你一定是什么

有离子源

离子源你注入什么

就是什么样的离子源

有离子源的话

产生 经过加速产生离子

质量分析器

质量分析器就是说

把那些质量大的和质量小的

都给它排除在外边去

因为这里边万一有杂质嘛

有杂质的话

荷质比不一样

我只能是

按照我特定的荷质比

把需要的东西

我给它 给它选择出来

选择出来以后

经过加速板

经过第二偏转器

这里边是什么

进一步要把什么

要把杂质排除掉

把排除掉

最后注入到基板上去

注入到基板上去

离子注入机里边

有很多的辅助的设备

辅助设备是什么意思

我就是说

我想注入到什么地方

注入到什么地方

另外的话

把里边的一些杂质

我充分地排除掉

我充分地排除掉

通过磁场和电场

我给它充分地排除掉

最后我在我所需要的位置

我注入我所需要的离子

往这里边去

这个的话是均匀注入

是均匀注入

离子注入

跟我们上面讲的

热扩散法它的情况是不一样的

离子注入的话

非常精细

我想注入什么 就注入什么

我在什么位置上注入

我就 我注入多大的剂量

我也可以

因此比方说

在离子注入的时候

重搀杂

轻搀杂 浅搀杂 深搀杂

我都可以用离子注入的办法来解决

有的需要深搀杂的

我做

做半导体

和金属之间的接触

我防止它半导体接触

要实现欧姆接触

我可以实现重搀杂

我也可以深搀杂

我也可以浅搀杂

要想实现这种精度控制的话

非是离子注入莫属

热扩散它是生产效率比较高

生产效率比较高

可以大批量的

制造不同的膜层

进行扩散

但是

它不可能做到

我想比较困难

要做到深搀杂 浅搀杂

重搀杂 轻搀杂

而且离子注入

它的纯度和精度

都是非常高的