第五章 物理气相淀积.ppt
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1、集成电路制造技术 第五章 物理气相淀积,西安电子科技大学 微电子学院 戴显英 2013年9月,本章主要内容,真空蒸发的原理 电阻加热源蒸发 电子束加热蒸发 多组分蒸发 溅射的原理 直流溅射 RF溅射 磁控溅射,第五章 物理气相淀积,定义:利用蒸发或溅射等物理过程实现物质的转移,即原子或分子由源转移到衬底(硅)表面上,并淀积成薄膜。 分类:真空蒸发法和溅射法 1)真空蒸发法 优点:较高淀积速率,较高薄膜质量(系统真空度高) 缺点:台阶覆盖能力差,淀积多元薄膜时组份难控制 2)溅射法 优点:多元薄膜组份易控制,台阶覆盖能力强,衬底附着性好 溅射法在很大程度上已经取代了真空蒸发法,但真空蒸发法在科研
2、和III-V族化合物半导体工艺中仍被采用。,5.1 真空蒸发的基本原理,材料的三态:solid,liquid,gas; 蒸气:任何温度下,材料表面都存在自身的气体; 蒸气压:平衡时的饱和蒸气压; 升华:低于熔化温度时,产生蒸气的过程; 蒸发:熔化时,产生蒸气的过程; 真空蒸发:利用蒸发材料熔化时产生的蒸气进行薄膜 淀积; 优点:工艺及设备简单,淀积速率快; 缺点:台阶覆盖差。,热蒸发台,1)基板,2)蒸发源,3)真空系统,电 子 束 蒸 发 台,5.1.1 真空蒸发设备-蒸发台,5.1.2 蒸发淀积过程,加热蒸发:加热蒸发源(固态),产生蒸气; 输运:气化的原子、分子扩散到基片表面; 淀积:气
3、化的原子、分子在表面 凝聚、成核、成长、成膜;,5.1.3 多组分蒸发,如,合金蒸发 方法:(按蒸发源分类) 单源蒸发:具有薄膜组分比例的单一合金靶; 靶源的要求:各组分蒸汽压接近; 多源同时蒸发:多种靶源,不同温度,同时蒸发; 多源顺序蒸发:多种靶源,不同温度,顺序蒸发, 最后高温退火; 工艺关键:根据薄膜组分控制各层厚度;,5.1.3 多组分蒸发,5.2 蒸发源,(按加热方式分类) 电阻加热源 电子束加热源 高频感应加热源 激光加热源,5.2.1 电阻加热,直接加热源:加热体与蒸发源的载体是同一物体;加热体-W、Mo、石墨。 间接加热源:坩埚盛放蒸发源;(坩埚:高温陶瓷、石墨) 对加热体材
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