會計學(xué)1半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體工藝介紹薄膜淀積薄膜淀積（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第1頁/共22頁金屬有機化學(xué)氣相沉積（Metal

organic

chemical

vapor

deposition

）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。第4頁/共22頁作為有機化合物原料必須滿足的條件：在常溫左右較穩(wěn)定，且容易處理。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。為了適應(yīng)氣相生長，在室溫左右應(yīng)有適當(dāng)?shù)恼?氣壓（≥1Torr）。原料的優(yōu)點：這類化合物在較低的第5溫頁/共度22頁即呈氣態(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)模化生產(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。第6頁/共22頁存在問題

設(shè)備復(fù)雜、投資大、外延生長速度慢、經(jīng)濟效益差。

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。第7頁/共22頁MOCVD設(shè)備第8頁/共22頁物理沉積PVD（Physical

Vapor

Deposition）

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)，純粹是物理過程第9頁/共22頁物理沉積方法Thermal

Evaporation(熱蒸發(fā))E-beam

Evaporation(電子束蒸發(fā))Sputtering(濺射)Filter

Vacuum

Arc(真空弧等離子體)Thermal

Oxidation(熱氧化)Screen

Printing(絲網(wǎng)印刷)Spin

Coating(旋涂法)Electroplate(電鍍)Molecular

Beam

Epitaxy(分子束外延)高真空環(huán)境<10-3

Pa第10頁/共22頁熱蒸發(fā)技術(shù)(Thermal

Evaporation

Technique)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℃)第11頁/共22頁熱蒸發(fā)-幾種典型結(jié)構(gòu)第12頁/共22頁擋板蒸發(fā)源晶振第13頁/共22頁電子束蒸發(fā)(E-beam

Evaporation

Technique)when

V=

10

kVElectron

Velocity

=

6×104km/sTemperature

~

5000-6000

℃第14頁/共22頁E-beam

Evaporation

Machine第15頁/共22頁濺射技術(shù)(Sputtering)第16頁/共22頁濺射技術(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DC

Diode射頻型RF

Diode磁場控制型Magnetron離子濺射技術(shù)物理過程1第17頁/共22頁234經(jīng)典范例——GaAs薄膜的生長第20頁/共22頁優(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)。