第七章 三五族化合物半导体.pptx

第七章_三五族化合物半导体外延生长
外延是在单晶上生长一层同质或异质的薄膜层。
薄膜制备技术
(Physical Vapor
Deposition,PVD)
(Chemical Vapor
Deposition,CVD)
(高压氧化法)

、沉淀法
经过数十年的发展,CVD已经成为半导体生产过程中最重要的薄膜沉积方法。PVD的应用大都局限在金属膜的沉积上;而CVD几乎所有的半导体元件所需要的薄膜,不论是导体,半导体,或者介电材料,都可以沉积。
在目前的VLSI及ULSI生产过程中,除了某些材料还在用溅镀法之外,如铝硅铜合金及钛等,所有其他的薄膜均用CVD法来沉积。
物理气相淀积(PVD)
蒸发:在真空系统中,金属原子获得足够的能量后便可以脱离金属表面的束缚成为蒸汽原子,淀积在晶片上。按照能量来源的不同,有灯丝加热蒸发和电子束蒸发两种
溅射:真空系统中充入惰性气体,在高压电场作用下,气体放电形成的离子被强电场加速,轰击靶材料,使靶原子逸出并被溅射到晶片上
化学气相沉积(CVD)也称为气相外延
(Vapor-phase epitaxy,VPE),
是通过气体化合物间的化学作用而形成外延层的工艺,CVD工艺包括
常压化学汽相淀积(APCVD)(Atmospheric pressure CVD)
低压化学汽相淀积(LPCVD)
等离子增强化学汽相淀积(PECVD)(Plasma Enhanced CVD)
金属有机化学气相沉积(MOCVD)
激光化学气相沉积等
化学气相沉积(CVD)
CVD法的基本原理和过程
化学气相沉积是利用气态物质在一固体材料表面上进行化学反应,生成固态沉积物的过程。CVD在本质上是一种材料的合成过程,其主要步骤有:
(1)反应剂被携带气体进入反应器后,在基体材料表面附近形成边界后,然后在主气流中的反应剂越过边界扩散型材料表面。
(2)反应剂被吸附在基体材料表面,并进行化学反应。
(3)化学反应生成的固态物质,即所需要的沉积物,在基体材料表面成核,生长成薄膜。
(4)反应后的气相产物离开基体材料表面,扩散回边界层,并随输运气体排出反应室。
CVD工艺特点:
(1)CVD成膜温度远低于体材料的熔点。因此减轻了衬底片的热形变,减少了玷污,抑制了缺陷生成; 设备简单,重复性好;
(2)薄膜的成分精确可控;
(3)淀积速率一般高于PVD(如蒸发、溅射等)
(4)淀积膜结构完整、致密,与衬底粘附性好。
(5)极佳的覆盖能力
***化镓气相外延
***化镓气相外延又可分为***化物法、***烷—镓源法、金属有机化合物(MOCVD)法和改进了的MOCVD法-光激励外延法等。
MOCVD工艺主要通过金属有机化合物在热分解瞬间实现与有关元素的化合、结晶并形成薄膜。
改进的MOCVD法-光激励外延法,利用水银灯进行照射,使金属有机化合物发生光激励反应。已被用来制作异质结及超晶格等新型元件。