MEMS原理 04半导体掺杂ppt课件

04半导体掺杂DopingofSemiconductor(2)可以在大气压(常压)或者低于大气压下进行沉积,一般说低压效果更好些;(3)采用等离子和激光辅助技术可以显著促进化学反应,使沉积可在较低的温度下进行;(4)镀层的化学成分可以改变,从而获得梯度沉积物或者得到混合镀层;(5)可以控制镀层的密度和纯度;(6)绕镀性好,可在复杂形状的基体上以及颗粒材料上沉积;(7)气体条件通常是层流的,可在基体表面形成厚的边界层;(8)沉积层通常具有柱状晶结构,不耐弯曲,但通过各种技术对化学反应进行气相扰动,可以得到细晶粒的等轴沉积层;(9)可以形成多种金属、合金、陶瓷和化合物镀层。只要原料气稍加改变,采用不同的工艺参数便可制备性能各异的沉积层;可涂覆各种复杂形状工件,如带槽、沟、孔或盲孔的工件;涂层与基体间结合力强等。,CVD的缺点,(1)主要缺点是反应温度较高,沉积速率较低(一般每小时只有几m到几百m),难以局部沉积;(2)参与沉积反应的气源和反应后的余气都有一定的毒性;(3)镀层很薄,已镀金属不能再磨削加工,如何防止热处理畸变是一个很大的难题,这也限制了CVD法在钢铁材料上的应用,而多用于硬质合金。,ThermalCVDFilms,CVD技术根据反应类型或者压力可分为低压CVD(LPCVD)常压CVD(APCVD)亚常压CVD(SACVD)超高真空CVD(UHCVD)等离子体增强CVD(PECVD)高密度等离子体CVD(HDPCVD)快热CVD(RTCVD)金属有机物CVD(MOCVD),CVD技术,CVD分类,CVDReactorTypes（常用）,CVDReactorTypes比较,所谓的APCVD，顾名思义，就是在压力接近常压下进行CVD反应的一种沉积方式。APCVD的操作压力接近1atm(101325Pa)，按照气体分子的平均自由径来推断，此时的气体分子间碰撞频率很高，是属于均匀成核的“气相反应”很容易发生，而产生微粒。因此在工业界APCVD的使用，大都集中在对微粒的忍受能力较大的工艺上，例如钝化保护处理。,ThermalCVD（APCVD）,ThermalCVD（APCVD）,简单的连续供片常压反应器,LPCVD,低压化学气相沉积技术早在1962年Sandor等人就做了报道。低压CVD的设计就是将反应气体在反应器内进行沉积反应时的操作能力，降低到大约100Torr(1Torr=133.332Pa)一下的一种CVD反应。由于低压下分子平均自由程增加，气态反应剂与副产品的质量传输速度加快，从而使形成沉积薄膜材料的反应速度加快，同时气体分布的不均匀性在很短时间内可以消除，所以能生长出厚度均匀的薄膜。,在低真空的条件下，利用硅烷气体、氮气（或氨气）和氧化亚氮，通过射频电场而产生辉光放电形成等离子体，以增强化学反应，从而降低沉积温度，可以在常温至350条件下，沉积氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅及非晶硅膜等。在辉光放电的低温等离子体内，“电子气”的温度约比普通气体分子的平均温度高10100倍，即当反应气体接近环境温度时，电子的能量足以使气体分子键断裂并导致化学活性粒子（活化分子、离子、原子等基团）的产生，使本来需要在高温下进行的化学反应由于反应气体的电激活而在相当低的温度下即可进行，也就是反应气体的化学键在低温下就可以被打开。所产生的活化分子。原子集团之间的相互反应最终沉积生成薄膜。,Plasma-EnhancedCVD(PECVD),Plasma-EnhancedCVD(PECVD),人们把这种过程称之为等离子增强的化学气相沉积PCVD或PECVD，亦称为等离子体化学气相沉积，或等离子体化学蒸汽沉积。PCVD按等离子体能量源方式划分，有直流辉光放电（DC-PCVD），射频放电（RF-PCVD）和微波等离子体放电（MW-PCVD）。,Plasma-EnhancedCVD(PECVD),EpitaxialGrowth外延生长,外延是指在单晶体基底上生长同样单晶体材料的薄膜。例如，可采用这种工艺在硅衬底的特定位置沉积硅膜，以增加微结构的厚度。这种工艺常被用作微电子工业中的硅二极管和晶体管的制造，对于MEMS来讲，这项技术用来构造器件的三维几何体。外延沉积与CVD工艺在某些应用方面是非常相似的，例如,都利用同样的载体气和在相同的反应基底上采用相同材料的反应物。然而，两者的主要不同点是外延不仅能在硅基底上沉积硅，而且能够在GaAs基底上沉积GaAs材料。MEMS中主要采用硅作为基底材料，因而，我们主要介绍在硅基底上外延沉积硅的工艺。,EpitaxialGrowth外延生长,硅外延生长示意图,外延生长的过程,1、衬底的清洁处理衬底的表面状况如何对外延层质量有着严重影响，是外延工艺的关键之一。对衬底的要求是表面平整、光洁。即使如此，仍要对衬底片进行化学处理，以去除表面氧化层、微粒和游离的金属等各种沾污以利于外延生长的进行。其化学处理过程如下：甲苯丙酮乙醇去离子水冲硫酸煮至冒烟三次去离子水冲烘干待用。2、装片在超净工作台中，把烘干的衬底片用乙醇棉球擦净后放在基座上，装入反应室内。(1)打开高频炉的水冷和风冷，开启高频炉灯丝电压进行灯丝预热。（2）通人氢气，以排除外延系统中的空气，通气10分钟后方可开启高压。（3）加上高压、待温度升至11601200时（用光学高温计测量），进行SiCl4赶气，约五分钟。3、外延生长将氢气携带的SiCl4蒸气通入反应室内进行生长，氢气流量8升分；SiCl4流量：0.45升/分；生长温度11601200；生长速率：1微米/分。4、停止生长（1）关闭SiCl截门，继续通氢气5分钟，以排除生长系统中的SiCl残余气体。（2）关高压，待反应室冷却后取片进行质量分析。,EpitaxialGrowth外延生长,气相外延（VPE）分子束外延（MBE）金属有机物CVD（MOCVD）互补金属氧化物半导体（CMOS）外延,补充知识,ThermodynamicsofCVD,ThermodynamicsofCVD,Therm