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第五章薄膜淀积工艺（上）

薄膜淀积（ThinFilmDeposition）工艺?真空技术与等离子体简介(第10章)?化学气相淀积工艺(第13章)?物理气相淀积工艺(第12章)?小结?概述《微电子制造科学原理与工程技术》第10、12、13章（电子讲稿中出现的图号是该书中的图号）参考资料：

一、概述薄膜淀积工艺是IC制造中的重要组成部分：在硅表面以上的器件结构层绝大部分是由淀积工艺形成的。薄膜淀积工艺的应用

2、薄膜淀积工艺一般可分为两类：(1)化学气相淀积（ChemicalVaporDeposition）：利用化学反应生成所需薄膜材料，常用于各种介质材料和半导体材料的淀积，如二氧化硅、多晶硅、氮化硅等。(2)物理气相淀积（PhysicalVaporDeposition）：利用物理机制制备所需薄膜材料，常用于金属薄膜的制备淀积，如铝、钨、钛等。(3)其他的淀积技术还包括：旋转涂布法、电解电镀法等SOG（SpinonGlass）金属Cu的淀积

3、评价薄膜淀积工艺的主要指标：薄膜的间隙填充（GapFilling）能力薄膜质量：组分、污染、缺陷密度、机械性能和电学性能薄膜厚度及其均匀性：表面形貌和台阶覆盖能力

深宽比（AspectRatio）：

气体分子的质量输运机制：低压CVD等离子体产生机制：溅射、等离子体增强CVD、反应离子刻蚀等无污染的加工环境：蒸发、分子束外延气体分子的长自由程输运：离子注入微电子制造涉及的真空技术二、真空技术和等离子体简介

（二）真空基础知识1、标准环境条件：温度为20℃，相对湿度为65%，大气压强为：101325Pa=1013.25mbar=760Torr2、压强单位：■帕斯卡（Pa）：国际单位制压强单位，1Pa=1N/m2■标准大气压（atm）：压强单位，1atm=101325Pa■乇（Torr）：压强单位，1Torr=1/760atm，1Torr=1mmHg■毫巴（mbar）：压强单位，1mbar=102Pa■其他常用压强单位还有：PSI（磅/平方英寸）

（二）真空基础知识01气体动力学理论推导的几个公式：02注意：这些公式只在λL时适用（L是腔体的特征长度）03气体分子的平均速率：04式中m是气体分子质量05气体分子的平均自由程：06式中d为分子直径；n为单位体积内的气体分子数07根据理想气体定律，08代入上式，得到09式中P为腔体压力

（二）真空基础知识压强高，真空度低；压强低，真空度高。真空区域划分：IC工艺设备一般工作在中低真空段，但为了获得无污染的洁净腔室，一般要求先抽到高真空段后再通入工艺气体。真空度—指低于大气压的气体稀薄程度

5、真空的获得真空系统的组成：气源（待抽容器）、系统构件（管道阀门等）及抽气装置（真空泵）。01气体流动：当真空管道两端存在有压力差时，气体会从高压处向低压处扩散，形成气体流动。01气体沿真空管道的流动状态可划分为如下几种基本形式：01

6、真空泵的分类：(1)低中真空泵：??采用压缩型旋转叶片泵（气体压缩和气体排除）；??排气量大时，需采用前置罗茨泵（转速非常高）；??对于高纯净环境，采用干泵以避免油蒸汽污染。(2)高真空泵：???抽吸腐蚀性和有毒气体，或大容量气体时，采用动量转移型泵，如扩散泵和涡轮分子泵；???抽吸小容量气体，或需要超高洁净度时，采用气体吸附型泵，如冷泵（低温泵）等。7、真空密封：O形圈（低中真空）、金属法兰（高真空）8、气压测量：电容压力计、热传导规表（低中真空）、离子规表（高真空）

1、等离子体（Plasma）：指产生了部分电离现象的气体?反应腔抽真空，充气?加高压电场，气体被击穿，气体离化，产生离子和自由电子?电子向阳极加速运动，离子向阴极运动，离子与阴极碰撞再产生大量二次电子?二次电子与中性气体分子碰撞，再产生大量离子和电子，从而维持等离子体（三）等离子体简介2、等离子体的产生：

（三）等离子体简介当气体由原子A和原子B组成时，可能出现的过程有01典型工艺条件下只有0.1%左右的气体离化率02激发态的原子或分子的一个内层电子处于高能量状态，当它跃迁回基态时，以可见光形式释放能量。03辉光放电04

4、直流等离子体的组成（三）等离子体简介阳极暗区：电子密度很低；法拉第暗区：电子能量高，使气体离子化而不是激发。阴极暗区（Crooke暗区）：电子能量非常低；010203

（三）等离子体简介图1