化学气相沉积技术试题 .pptx
化学气相沉积法ppt课件
反应温度：大约为900～2000℃，它取决于沉积 物的特性。
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中温CVD(MTCVD)：典型反应温度大约为 500～800℃，它通常是通过金属有机化 合物在较低温度的分解来实现的，所以又 称金属有机化合物CVD(MOCVD)。
①常压CVD法； ②低压CVD法； ③热CVD法； ④等离子CVD法； ⑤间隙CVD法； ⑥激光CVD法； ⑦超声CVD法等。
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(C)CVD的流程与装置
基本组成：原料气体和载气的供给源气体的混合 系统、反应炉、废气系统及气体、反应炉的控 制系统。
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高压气体：以高纯度的为好，一般大多使用载气， 因为都要通过气体精制装置进行纯化。特别是 必须十分注意除去对薄膜性质影响极大的水和 氢。
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CVD反应体系应满足的条件：
(a)在沉积温度下反应物应保证足够的压力，以 适当的速度引入反应室。
(b)除需要的沉积物外，其他反应产物应是挥发 性的。
(c)沉积薄膜本身必须具有足够的蒸汽压，保证 沉积反应过程始终在受热的基片上进行，而基 片的蒸汽压必须足够低。
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(B)CVD的特点
CVD法析出的化合物形状的决定因素：反应温度、 有助于反应的不同化学物质的过饱和度、在反 应温度时的成核速率等。
为了得到优质的薄膜，必须防止在气相中由气相-
气相反应生成均相核，即应首先设定在基片表
面促进成核的条件。 精选ppt
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(B)CVD的种类 分类标准：发生化学反应的参数和方法
2、化学气相沉积法(CVD) 3、溶胶凝胶法
化学气相沉积设备进展考核试卷
B.磁控线圈
C.抽速控制器
D.基片加热器
20.以下哪些因素会影响化学气相沉积薄膜的机械性能？（）
A.沉积速率
B.基片温度
C.薄膜应力
D.微观结构
（注：以下为答题纸，请在此处填写答案，并按此格式排列）：
1. _______ 2. _______ 3. _______ 4. _______ 5. _______
1.化学气相沉积可以在大气压下进行。（）
2.基片温度对化学气相沉积薄膜的结晶性没有影响。（）
3.在化学气相沉积过程中，反应气体流量越大，沉积速率越快。（）
4.化学气相沉积设备中的真空泵用于维持反应室的低压环境。（）
5.金属有机化学气相沉积（MOCVD）相沉积过程中，所有的反应气体都会参与薄膜的沉积。（）
16. _______ 17. _______ 18. _______ 19. _______ 20. _______
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
1.化学气相沉积技术的优点包括以下哪些？（）
A.可在低温下进行
B.沉积速率高
D.金属
11.以下哪些因素会影响化学气相沉积过程中的气体反应活性？（）
A.温度
B.压力
C.气体流量
D.离子轰击
12.以下哪些方法可以用来控制化学气相沉积薄膜的厚度均匀性？（）
A.调整基片旋转速度
B.优化气体分布
C.控制反应温度
D.提高反应室压力
13.以下哪些设备可以用于化学气相沉积过程中的气体输送？（）
1. _______ 2. _______ 3. _______ 4. _______ 5. _______
集成电路工艺考试题
一、名词解释（1）化学气相沉积：化学气体或蒸气和晶圆表面的固体产生反应，在表面上以薄膜形式产生固态的副产品，其它的副产品是挥发性的会从表面离开。
（2）物理气相沉积：“物理气相沉积” 通常指满意下面三个步骤的一类薄膜生长技术:a.所生长的材料以物理的方式由固体转化为气体;b.生长材料的蒸汽经过一个低压区域到达衬底;c.蒸汽在衬底表面上凝聚，形成薄膜(3)溅射镀膜：溅射镀膜是利用电场对辉光放电过程中产生出来的带电离子进行加速，使其获得一定的动能后，轰击靶电极，将靶电极的原子溅射出来，沉积到衬底形成薄膜的方法。
(4)蒸发镀膜：加热蒸发源，使原子或分子从蒸发源表面逸出，形成蒸汽流并入射到硅片（衬底）表面，凝结形成固态薄膜。
(5)替位式扩散：占据晶格位置的外来原子称为替位杂质。
只有当替位杂质的近邻晶格上出现空位，替位杂质才能比较轻易地运动到近邻空位上(6)间隙式扩散：间隙式扩散指间隙式杂质从一个间隙位置运动到相邻的间隙位置。
(7)有限表面源扩散：扩散开始时，表面放入一定量的杂质源，而在以后的扩散过程中不再有杂质加入，此种扩散称为有限源扩散。
(8)恒定表面源扩散：在整个扩散过程中，杂质不断进入硅中，而表面杂质浓度始终保持不变。
(9)横向扩散：由于光刻胶无法承受高温过程，扩散的掩膜都是二氧化硅或氮化硅。
当原子扩散进入硅片，它们向各个方向运动：向硅的内部，横向和重新离开硅片。
假如杂质原子沿硅片表面方向迁移，就发生了横向扩散。
(10)保形覆盖：保形覆盖是指无论衬底表面有什么样的倾斜图形在所有图形的上面都能沉积有相同厚度的薄膜。
二、简述题1、简述两步扩散的含义与目的。
答：为了同时满足对表面浓度、杂质总量以及结深等的要求，实际生产中常采用两步扩散工艺：第一步称为预扩散或预淀积，在较低的温度下，采用恒定表面源扩散方式在硅片表面扩散一层杂质原子，其分布为余误差涵数，目的在于控制扩散杂质总量；第二步称为主扩散或再分布，将表面已沉积杂质的硅片在较高温度下扩散，以控制扩散深度和表面浓度，主扩散的同时也往往进行氧化。
化学气相沉积技术PPT课件
ZnSeI2(g) T2Zn2I(g)12Se2(g)
Z
n
SeI2(g) T1Z
1 n2I(g)2Se2(g)
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由上述分析，可以归纳出封管法的优点：
⑴. 可降低来自外界的污染 ⑵.不必连续抽气即可保持真空 ⑶.原料转化率高
封管法也有其自身的局限性，有如下几点：
⑴.材料生长速率慢,不利于大批量生产 ⑵.有时反应管只能使用一次,沉积成本较高 ⑶.管内压力测定困难,具有一定的危险性
快热CVD(RTCVD)
金属有机物CVD(MOCVD
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化学气相沉积技术的发展历程
20世纪50年代 主要用于道具
涂层
古人类在取暖 或烧烤时在岩 洞壁或岩石上 的黑色碳层
20世纪60-70 年代用于集成
电路
近年来PECVD 、LPCVD等高
速发展
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80年代低压 CVD成膜技术 成为研究热潮
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原理：CVD是利用气态物质在固体表面进 行化学反应，生成固态沉积物的过程。
化学气相沉积技术
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目录
❖ 化学气相沉积技术的基本概念
Ⅰ.化学气相沉积技术的定义 Ⅱ.化学气相沉积技术的分类 Ⅲ.化学气相沉积技术的发展历程 Ⅳ.化学气相沉积技术的基本原理
❖ 化学气相沉积技术的基本理论
Ⅰ.CVD技术 Ⅱ.CVD制备材料的生长机制 Ⅲ.化学气相沉积的反应过程
❖ CVD技术在实验室的应用
三个步骤
3.挥发性物质
在基体上发生 化学反应
2.将挥发性物质
1.产生挥发
运到沉积区
性物质
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CVD是建立在化学反应基础上的，要制备 特定性能材料首先要选定一个合理的沉积反 应。用于CVD技术的通常有如下所述六种反应 类型。
薄膜的物理气相沉积溅射法.pptx
业
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• 由于电子比离子具有较高的迁移率，相对于负半周 期，正半周期内将有更多的电子到达绝缘靶表面， 而靶变成负的自偏压。它将在表面附近排斥电子， 吸引正离子，使离子轰击靶，产生溅射。
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二、射频溅射装置及特性
• 电源与电极间有电容存在，隔绝电荷流通的路 径，自发产生负的自偏压的过程与靶材是绝缘 体和金属无关。
4.2 物质的溅射现象
• 入射离子能量的影响 • 只有入射离子能量超过一定阈值以后，才能
从被溅射物质表面溅射出离子，阈值能量与 入射离子的种类关系不大，与被溅射物质的 升华热有一定比例关系 • 随入射离子能量的增加，溅射产额先增加， 然后处于平缓（10Kev)，离子能量继续增加， 溅射产额反而下降
弧光放电区FG：增加电源功率，电流迅速
增加
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F E
G
4.1 辉光放电和等离子体
2、辉光放电区域的划分
阴极辉光； 阴极暗区； 负辉光区；法拉第暗区； 阳极柱；阳极暗区；阳极辉光 暗区是离子和电子从电场中获取能量的加速区，辉光区相当于不同粒子
发生碰撞、复合、电离的区域。
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• 作用： 1、提供发生在衬底表面的气体反应所需要的
大 部分能量
2、通过等离子刻蚀选择性地去处金属
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4.1 辉光放电和等离子体
产生辉光放电 通过混合气体中加直流电压、或射频电压，
混合气体中的电子被电场加速，穿过混合气体， 与气体原子或分子碰撞并激发他们，受激的原 子、或离子返回其最低能级时，以发射光（或 声子）的形式将能量释放出来。 不同气体对应不同的发光颜色。
工艺：板P试题
板P试卷1.PECVD 全称＿＿Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition＿，中文意思＿＿＿＿＿等离子体增强的化学气相沉积＿＿＿。
2.板式PECVD所用原辅料有＿SiH4＿、＿NH3＿、＿N2＿＿。
3.开机时，打开CDA（压缩空气）、N2阀门，确定压力在＿5－6bar范围内。
4.开机时，打开冷却水阀门，先开＿＿回水＿＿阀，后开＿进水＿＿＿阀，确定冷却水温度在＿20±2＿＿℃、压差大于等于＿2bar＿＿。
5.当工艺腔压强抽到＿2.0e-2mbar＿＿时才可以开启工艺。
6.进料腔底压抽到小于＿5.0E-2mBbar＿＿＿，漏率抽到小于＿2.6E-3mBar/min＿才合格。
7.工艺腔底压抽到小于＿5.0E-2mBbar＿＿＿，漏率抽到小于＿5.0E-2mBar/min＿＿＿才合格。
8.出料腔底压抽到小于＿5.0E-2mBbar＿＿＿，漏率抽到小于＿2.6E-2mBar/min＿＿＿才合格。
9.上料时，如果硅片表面有切割线痕，保证线痕方向与＿石墨框运动＿方向一致。
10.上料完成后按“进板请求”，机器自动将石墨框送入进料腔并进行镀膜，禁止＿＿＿＿手动推送石墨框＿＿＿＿进料。
11.Roth&Rau PECVD由于保养、卡框、掉片等原因造成需要开腔处理的或长时间停机后开机生产时，在预设的带速下＿先只做一框＿，由当班工艺确认膜厚和折射率正常后才能批量生产。
12.在下料过程中，把片子翻过来看一下硅片镀膜面颜色是否为＿蓝色及均匀＿＿＿。
13.PECVD本道返工主要包括＿色差、氮化硅脱落＿＿等。
14.PECVD前道返工主要包括＿＿线痕、白斑＿＿等。
15.色差片：由于工艺或设备原因造成的＿＿片内膜色不均＿＿。
16.线痕片：由于＿＿制绒＿＿问题，在氮化硅膜上有一条或多条弯曲的＿线状金属线痕＿＿＿＿＿。
17.白斑片：由于＿制绒＿问题，而使局部区域存在＿膜的颜色发白＿＿＿，或镀膜面存在花纹状。
气相沉积PPT课件
如果离子能量过高会使基片温度升高，使镀料原子向基片内部扩散，这 时获得的就不再是膜层而是渗层，离子镀就转化为离子渗镀了。离 子渗镀的离子能量为1000eV左右。
射频溅射：
射频溅射的两个电极，接在交变的射频电源上， ,一个周期内 ，每个电极交替称为阴极和阳极，正离子和电子交替轰击靶 子。
在射频电源交变电场作用下，气体中的电子随之发生振荡，并 使气体电离为等离子体。另一电极对于等离子体处于负电位 ，是阴极，受到离子轰击，用于装置靶材。
缺点：是大功率的射频电源不仅价高，对于人身防护也成问题 。因此，射频溅射不适于工业生产应用。
磁控溅射 ：
磁控溅射是70年代迅速发展起来的新型溅射技术，目前 已在工业生产中实际应用。
磁控溅射的镀膜速率与二极溅射相比提高了一个数量级 ，它具有高速、低温、低损伤等优点：
高速是指沉积速率快； 低温和低损伤是指基片的温升低、对膜层的损伤小。
磁控溅射原理：
在阴极靶面上建立一个平行的磁场，使靶放 出的高速电子转向，从而减小了电子冲 击基板发热的影响，在133Pa的低压下， 基本温度在100℃就可成膜。
多弧离子镀
多弧离子镀是采用电弧放电的方法，在 固体的阴极靶材上直接蒸发金属， 电流可达 105-107A/cm2，使金属蒸 发并由于电弧放电中电子的冲击使 蒸发到弧柱的金属电离成等离子状 态，并在负压的基体上沉积。
化合物膜的镀制可选用化合物靶溅射和反应溅射。许多化合物 是导电材料，其电导率有的甚至与金属材料相当，这时可以 采用化合物靶进行直流溅射。对于绝缘材料化合物，则只能 采用射频溅射。
化学气相沉积(中文版)PPT教学课件
Hong Xiao, Ph. D.
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PMD制程的发展
尺寸 > 2 mm PMD PSG BPSG 平坦化 回流圓滑
回流圓滑
再流動溫度 1100 。C
2 - 0.35 mm
0.25 mm 0.18 mm
850 - 900 。C
750 。C -
BPSG
PSG
回流圓滑+ CMP
CMP
CMP:化学机械抛光
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化学机械抛光
CMP
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CMP(化学机械抛光)平坦化制程
金属
金属
金属
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金属层间介电质层(IMD)
• 金属层间介电质层(IMD)主要起绝缘作用 • 一般为未掺杂的硅玻璃 (USG) 或 FSG • 温度受限于铝金属熔化
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侧壁空间层形成
二氧化硅
多晶硅栅极
二氧化硅侧壁空间层
多晶硅栅极
基片
基片
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金属沉积前的介电质层(PMD)
• PMD:金属沉积前的流平层 • 为降低流平温度，PMD一般为掺杂的氧化物 PSG或BPSG • PSG(掺磷SiO2,即磷硅玻璃)： 可减少硅玻璃 的加热回流温度,可以形成更为平坦的表面. • BPSG (在PSG基础上掺硼形成的硼磷硅玻璃) ：可以进一步减低回流的圆滑温度而磷的浓 度不会过量
• Si(OC2H5)4+O2→SiO2+4C2H4+2H2O
成膜质量好,但如果铝层已沉积,这个温度是不允许的
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化学气相沉积技术考核试卷
1.在CVD技术中，沉积速率与反应温度成正比关系。（）
2.等离子体增强CVD（PECVD）可以在较低的温度下获得高质量的薄膜。（）
3. CVD技术中，所有气体前驱体都是有机化合物。（）
4.基片的温度对CVD薄膜的沉积速率没有影响。（）
1. D
2. ABD
3. BCD
4. ABC
5. AC
6. ABCD
7. ABC
8. ABCD
9. AC
10. ABCD
11. AB
12. ABCD
13. AB
14. ABCD
15. ABC
16. ABCD
17. ABCD
18. ABC
19. BD
20. ABCD
三、填空题
1.反应温度、反应压力、气体流量
A.硅氧化物
B.硅碳化物
C.氮化硅
D.金刚石
10.在CVD技术中，以下哪些因素会影响薄膜的微观结构？（）
A.反应气体
B.基片材料
C.沉积速率
D.反应温度
11.以下哪些CVD技术适用于大面积薄膜的制备？（）
A.热CVD
B.等离子体增强CVD
C.激光CVD
D.滚涂法
12.在CVD过程中，以下哪些方法可以用来减少缺陷和孔洞的形成？（）
2.等离子体增强CVD（PECVD）与传统的热CVD相比，其主要优点是可以在______的温度下进行沉积。
3. CVD技术中，常用的气体前驱体包括______、______和______等。
4.为了提高CVD薄膜的附着性，通常需要对基片进行______处理。
化学气相沉积原理与设备复习题
1.名词解释（5小题，每题4分，共20分）1)Chemical Vapor Deposition（CVD）：是指在一定的温度下，利用气态（或将液态或固态的物质转化为气态）的物质，在固体表面上进行化学反应，并生成固态沉积物的一种工艺方法2)温度—用来表示物体冷热程度物理量，它反应了物体内部大量粒子热运动的剧烈程度和粒子热运动平均动能的大小。
温度高的物体——内部粒子热运动烈，粒子热运动平均动能大，反之依然。
3)热量－物体吸收或放出热能的多少。
热量总是从高温物体自发的传向低温物体，就像水从高处→低处；电流从高电位→低电位。
4)导热（热传导）——指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体间直接接触时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。
5)热对流－流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。
6)热辐射(Thermal radiation)－由热运动产生的，以电磁波形式传递能量的现象。
7)黑体：能吸收投入到其表面上的所有热辐射的物体，包括所有方向和所有波长，因此，相同温度下，黑体的吸收能力最强。
8)等温面：同一时刻、温度场中所有温度相同的点连接起来所构成的面。
9)热流密度－单位时间、单位面积上所传递的热量，它具有明确的方向性，其方向与温度相反；10)流体压缩性：在温度不变的情况下，流体的压强增大，体积减小，密度增大的性质。
11)流体膨胀系数：表示流体膨胀性的一个指标。
它是指温度每增加1K，流体的体积或密度的相对变化率12)流量：单位时间内通过过流端面的流体的体积或质量。
13)过流断面:流体运动时,与流体的运动方向垂直的流体横断面，过流端面可能是平面,也可能是曲面。
14)质量传递——物质从高浓度区向低浓度区转移的过程称为质量传递（传输）过程。
或系统内部的物质在浓度梯度、化学位梯度和应力梯度的推动力下，由于质点的热运动而导致定向迁移，从宏观上表现为物质的定向输送，此过程叫做质量传输或扩散。
第六CVD第七测试PPT课件
3.7激光化学气相沉积技术
• 激光化学气相沉积是用激光诱导来促进化学气相沉积。它的沉积过程是激光光子与反应主体或衬底材料表 面分子相互作用的过程，依据激光的作用机制，可分为激光热解沉积和激光光解沉积。
• 激光化学气相沉积装置，主要由激光器、导光聚焦系统、真空系统与送气系统和沉积反应室等部件组成。
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主要工艺参数的影响
• 1）沉积温度对沉积速率的影响 • 2）TiCl4/H2摩尔比对沉积速率的影响 • 3）沉积反应压力对沉积速率的影响 • 4）影响涂层成分的主要因素 • 5）基体和界面对涂层质量的影响
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工艺过程及设备
• MT-CVD技术所用设备系统，基本和HT-CVD技术是一样的，只是 在设备系统中附加一套C-N有机化合物的蒸发、输送及流量、压力 控制系统，即可满足MT-CVD技术要求。
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激光CVD工艺的特点
• 和一般的CVD工艺特点相比，激光CVD工艺也有其独特的特点。如 可局部加热选区沉积，膜层成分灵活，可形成高纯膜、多层膜，也 可获得快速非平衡结构的膜层，沉积速率高，而且可低温沉积(基体 温度200℃)；还可方便地在工艺上实现表面改性的复合处理。
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3.1 PECVD的定义及分类
• 等离子体增强化学气相沉积技术（简称PECVD）采用气态物质源，工件接负高压电源。在等离子体电场中 气体通过激发、离解、电离、离解电离、离解附着等过程变成为高能量的气体离子，分子离子、高能中性 原子、自由基的高能粒子。在阴极——工件表面反应沉积为金属硬质涂层化合物。
• 5）涂层沉积前，可以对钢基体进行等离子渗 氮，然后再进行涂层。这样渗氮和涂层在一炉