薄膜形成工艺
发布时间:2011/8/22 14:54:57 访问次数:9061
集成电路的制造过程中需要在晶圆片的表面上生长数层材质不网、厚度不同的膜层,其中有导电膜层以及绝缘膜层,这些膜层的制备对于集成电路的制造非常重要。
制作膜层的方法有很多,不同作用、不同位置的薄膜制作方法不同。常用的方法有氧化、化学气相淀积以及物理气相淀积。
l:氧化——硅材料氧化形成膜层
在集成电路制造工艺中,氧化是一项必不可少的工艺。容易生长出高质量的二氧化硅绝缘膜层,是半导体硅材料获得普遍应用的重要原因之一。集成电路制造中需要生成高纯度的二氧化硅,需要经过特定工艺即氧化工艺完成。目前常用的工艺是热氧化方法,即硅晶图片与含氧物质(氧气、水汽等氧化剂)在高温下进行反应从而生成二氧化硅膜。热氧法的氧化反应发生在硅与二氧化硅交界面处,接触到的杂质少,生成的二氧化硅氧化膜质量较高。图3.4.2所示是热氧化生成二氧化硅膜示意图。
2.淀积——硅材料上加膜层
与氧化(如硅的氧化反应生长二氧化硅)不同,淀积专指薄膜形成的过程中,并不消耗硅材料,而是在硅晶圆片或衬底材质上添加膜层。
薄膜淀积工艺是一项非常重要的工艺,因为它涵盖了晶圆片表面以上部分的所有层的制备和产生,目前已发展为物理气相淀积(PVD)和化学气相淀积(CVD)两个主要的方向。金属的淀积技术通常是物理性质的,属于物理气相淀积,而半导体层和绝缘层的淀积工艺通常属于化学气相淀积。
1)化学气相淀积
化学气相淀积(chemical vapor deposition.CVD)是一种利用气相化学反应在基底上淀积另一种固体材料的表面加工技术,常用于制取固体薄膜。
如图3.4.3所示,它是以含有膜构成元素的气体为原料,利用原料气体的反应制作膜物质,并生长在晶片上。可以联想水蒸气结晶成雪堆积在地面上的过程来理解CVD法的成膜原理。CVD法发生的化学反应可以有许多种,但是无论哪一种都必须提供激发反应所需要的能量。激发能量主要以热、等离子体或者光(紫外线光、激光等)的形式提供。
2)物理气相淀积
物理气相淀积(physical vapor deposition,PVD)是另一种表面加工技术。PVD法与CVD法的主要区别是:CVD法使用的成膜原料物质是气体,采用化学反应方法;而PVD法使用的是固体,采用物理方法。如图3.4.4所示,膜物质微粒经蒸发或溅射逸出固体后,堆积在晶片表面上。这种情况就像火山爆发时喷发出的火山灰堆积在地面上一样。
使固体膜物质转移到硅材料上形成膜层主要有蒸发和溅射两种方法。
蒸发法是将固体原料加热熔化、使膜物质成微粒并堆积在晶圆表面而形成膜层的方法。蒸发在真空中进行,按照加热方法的不同,可分为电阻器加热、电子束加热、高频感应加热、激光束加热等。
溅射法是用高能粒子轰击固体,将膜物质表面的原子打出物质而转移到目标形成膜层的方法。这就如同陨石撞击地球表面时,将地表物质撞飞到空中形成尘雾的情况一样。用来撞击的粒子通常是lkeV的加速离子。溅射法能够淀积形成各种薄膜。 X25160ST1
集成电路的制造过程中需要在晶圆片的表面上生长数层材质不网、厚度不同的膜层,其中有导电膜层以及绝缘膜层,这些膜层的制备对于集成电路的制造非常重要。
制作膜层的方法有很多,不同作用、不同位置的薄膜制作方法不同。常用的方法有氧化、化学气相淀积以及物理气相淀积。
l:氧化——硅材料氧化形成膜层
在集成电路制造工艺中,氧化是一项必不可少的工艺。容易生长出高质量的二氧化硅绝缘膜层,是半导体硅材料获得普遍应用的重要原因之一。集成电路制造中需要生成高纯度的二氧化硅,需要经过特定工艺即氧化工艺完成。目前常用的工艺是热氧化方法,即硅晶图片与含氧物质(氧气、水汽等氧化剂)在高温下进行反应从而生成二氧化硅膜。热氧法的氧化反应发生在硅与二氧化硅交界面处,接触到的杂质少,生成的二氧化硅氧化膜质量较高。图3.4.2所示是热氧化生成二氧化硅膜示意图。
2.淀积——硅材料上加膜层
与氧化(如硅的氧化反应生长二氧化硅)不同,淀积专指薄膜形成的过程中,并不消耗硅材料,而是在硅晶圆片或衬底材质上添加膜层。
薄膜淀积工艺是一项非常重要的工艺,因为它涵盖了晶圆片表面以上部分的所有层的制备和产生,目前已发展为物理气相淀积(PVD)和化学气相淀积(CVD)两个主要的方向。金属的淀积技术通常是物理性质的,属于物理气相淀积,而半导体层和绝缘层的淀积工艺通常属于化学气相淀积。
1)化学气相淀积
化学气相淀积(chemical vapor deposition.CVD)是一种利用气相化学反应在基底上淀积另一种固体材料的表面加工技术,常用于制取固体薄膜。
如图3.4.3所示,它是以含有膜构成元素的气体为原料,利用原料气体的反应制作膜物质,并生长在晶片上。可以联想水蒸气结晶成雪堆积在地面上的过程来理解CVD法的成膜原理。CVD法发生的化学反应可以有许多种,但是无论哪一种都必须提供激发反应所需要的能量。激发能量主要以热、等离子体或者光(紫外线光、激光等)的形式提供。
2)物理气相淀积
物理气相淀积(physical vapor deposition,PVD)是另一种表面加工技术。PVD法与CVD法的主要区别是:CVD法使用的成膜原料物质是气体,采用化学反应方法;而PVD法使用的是固体,采用物理方法。如图3.4.4所示,膜物质微粒经蒸发或溅射逸出固体后,堆积在晶片表面上。这种情况就像火山爆发时喷发出的火山灰堆积在地面上一样。
使固体膜物质转移到硅材料上形成膜层主要有蒸发和溅射两种方法。
蒸发法是将固体原料加热熔化、使膜物质成微粒并堆积在晶圆表面而形成膜层的方法。蒸发在真空中进行,按照加热方法的不同,可分为电阻器加热、电子束加热、高频感应加热、激光束加热等。
溅射法是用高能粒子轰击固体,将膜物质表面的原子打出物质而转移到目标形成膜层的方法。这就如同陨石撞击地球表面时,将地表物质撞飞到空中形成尘雾的情况一样。用来撞击的粒子通常是lkeV的加速离子。溅射法能够淀积形成各种薄膜。 X25160ST1