WCVD在集成电路中的应用
mocvd
MOCVD概述MOCVD（金属有机化学气相沉积）是一种用于薄膜生长的化学气相沉积方法。
该方法利用金属有机化合物在高温下分解，从而在衬底表面沉积出所需的薄膜。
MOCVD在半导体材料、光电子学和纳米科技等领域广泛应用。
工艺流程MOCVD的工艺流程一般包括下述几个步骤：1.准备衬底：选择合适的衬底材料，并进行表面清洗和处理，以确保良好的薄膜生长条件。
2.载气流入：将所需的载气引入反应室，常用的载气有氢气、氩气等。
3.前体供应：将金属有机化合物的气体前体供应到反应室，通常通过气体输送系统控制前体的流量和浓度。
4.反应：在适当的温度和压力条件下，金属有机化合物分解并与衬底表面反应，形成所需的薄膜。
5.生长控制：对反应条件进行控制，如温度、压力、前体浓度等，以控制薄膜的成分、结构和生长速率。
6.结束和冷却：停止前体供应，并冷却样品，以结束薄膜的生长过程。
应用领域半导体材料生长MOCVD广泛应用于半导体材料的生长。
通过控制衬底、前体和反应条件，可以生长多种半导体材料，如GaAs、InP、GaN等。
这些材料在电子器件中具有重要的应用，如光电二极管、激光器、太阳能电池等。
光电子学由于MOCVD可以生长高质量的半导体材料薄膜，它被广泛应用于光电子学领域。
MOCVD生长的薄膜可以用于制备LED（发光二极管）和LD（激光二极管），这些器件在照明和通信等领域有重要应用。
纳米科技随着纳米科技的发展，MOCVD也发展出了纳米级的应用。
通过控制MOCVD的反应条件，可以生长纳米尺寸的量子点和超晶格结构，这些纳米结构在纳米电子学、纳米光学和生物医学等领域具有潜在应用。
优点与挑战优点1.高质量薄膜：MOCVD可以生长高质量、均匀的薄膜，具有较低的缺陷密度和较好的结晶特性。
2.选择性生长：通过调节反应条件和前体选择，可以实现对特定晶面和材料的选择性生长。
3.可扩展性：MOCVD方法可扩展到大面积、高通量的薄膜生长，适用于工业化生产。
mocvd的原理及应用
MOCVD的原理及应用1. 简介MOCVD（金属有机化学气相沉积）是一种常用于半导体器件制造的薄膜沉积技术。
它通过在高温下分解金属有机化合物来沉积出具有特定性质的材料薄膜，广泛应用于光电子、电子器件、传感器等领域。
2. 工作原理MOCVD的工作原理基于热分解金属有机化合物，并在局部反应过程中生成所需的元素。
主要包括以下步骤：2.1 材料供应•这一步骤中，金属有机化合物被蒸发，以供应原子组分用于沉积薄膜。
2.2 衬底制备•在MOCVD系统中，衬底被清洗和加热，以去除污染物并提供合适的表面条件来接受沉积材料。
2.3 沉积材料生成•衬底被置于反应室中，金属有机化合物分子通过比例阀和气流送入反应室。
•在反应室中，金属有机化合物发生热分解，生成金属和有机残留物。
•金属在表面反应，生成所需材料的薄膜。
2.4 管理反应过程•反应温度、气流速度和金属有机化合物的供应速率等参数需要准确控制，以获得所需薄膜的理想特性。
3. 应用领域MOCVD技术在以下领域得到广泛应用：3.1 光电子器件制造•MOCVD可用于生长具有特定波长、高纯度和优异光电特性的半导体材料。
这些材料常用于光电子器件，如激光器、LED等。
3.2 电子器件制造•在电子器件制造中，MOCVD可用于沉积具有特定性能的绝缘体、传导薄膜和金属氧化物薄膜。
3.3 传感器制造•MOCVD也广泛应用于传感器制造。
通过调整材料组分和沉积条件，可以获得特定性能的材料，用于制造高灵敏度、高稳定性的传感器。
3.4 生物医疗•MOCVD可以用于沉积生物医疗领域的材料，如生物传感器、生物医疗器械等。
3.5 其他应用领域•MOCVD还可用于制造太阳能电池、光伏设备、显示器件等。
4. 优势与挑战4.1 优势•MOCVD可以控制沉积材料的组分和性能，以满足不同应用的要求。
•MOCVD具有高度适应性，可用于不同形状和尺寸的衬底。
•MOCVD可在较低的温度下进行材料沉积，以减少热应力。
优化衬垫阻挡层和CVD钨工艺降低超大规模集成电路接触孔和通孔的接触电阻
双大马士革结构的Ｃｕ互连技术的工艺流程：双大马士革结构工艺是目前Ｃｕ 互连技术普遍采用的工艺方案。图１．４示出一种典型的双大马士革结构Ｃｕ互连 集成工艺流程图。具体步骤为：１）在上一层的互连层上淀积一薄的刻蚀停止层， 如ＳｉＮ等；２）淀积一层厚的互连介质层材料，如Ｓｉ０２或低ｋ介质材料：３）光 刻形成通孔的光刻胶掩膜图形；４）以光刻胶作掩膜刻蚀通孔，其刻蚀过程将在 停止层停止；５）光刻形成引线沟槽的光刻胶掩膜图形；６）以光刻胶作掩膜在介 质层上刻蚀形成引线沟槽；７）采用清洁工艺，有效清除Ｃｕ金属表面的氧化层 和介质通孔、沟槽和表面的刻蚀残留，并溅射淀积金属势垒层和Ｃｕ种子层；８） 利用电镀、化学镀等工艺进行填充淀积直至通孔和沟槽填满Ｃｕ；９）利用ＣＭＰ去 除沟槽和通孔之外的Ｃｕ，在进行有效清洁后淀积介质势垒材料，然后开始下一互 连层的制各。
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第一代互连技术：第一代互连技术是以铝金属互连技术为代表，图１—２给出 了Ａｌ互连工艺中互连引线图形加工过程，具体布骤如下：１）在介质层上淀积金 属层ＡＩ；２）光刻形成互连引线的光刻胶掩膜图形；３）以光刻胶作掩膜，刻蚀形 成金属互连引线的图形。
９５３７０９
学校代码ｉ １０２４６ 学 号；０４３０２１１６６
饪旦大学
硕士学位论文
（专业学位）
优化衬垫／阻挡层和ｃＶＤ钨工艺降低 超犬规模集成电路接触孔和通孔的接触电阻
MOCVD和LED基础知识的介绍
MOCVD和LED基础知识的介绍
一、MOCVD原理
MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）是金属有机化学气相沉积的缩写。
它是一种利用化学气相沉积技术在晶体衬底上制备复合材料（通常为硅、硅化物等复合材料）以形成多功能半导体晶体管结构的原子级技术。
MOCVD可以被用于制造有机-无机材料的复合层，也可以用于制造金属-金属、有机-金属等复合层，甚至可以用于制造复合层间的界面。
它通常采用微观结构技术或界面技术来优化层的性能，涉及材料有半导体、金属、有机化学、液体等，可以进行复合多层，还可以将金属作为金属电极接触层接入到电子器件中。
二、LED基础知识
LED（Light-Emitting Diode），又称发光二极体，是一种特殊的半导体发光体，由一种由n型半导体和p型半导体构成的电子管。
LED发光体的工作原理是当传入电流时，n-型半导体会有多余电子，p-型半导体会有多余的空穴，由于两种半导体的依附相互吸引，当多余的电子和空穴碰撞时，会发生热量和光产生，从而产生发光。
LED的发光效率非常高，大约比普通的白炽灯高20～30倍。
LED发光效率随着发光角度的变化而发生变化，平均发光角度约10°～150°，对于发光角度非常苛刻的场合，应选择合适的LED。
化学气相沉积及其在大规模集成电路制造中的应用
化学气相沉积及其在大规模集成电路制造中的
应用
大家好，今天我要给大家聊聊一个很有趣的话题：化学气相沉积及其在大规模集成电路制造中的应用。
我们来简单了解一下什么是化学气相沉积。
化学气相沉积(CVD)是一种通过在高温下将气体中的分子转化为固体薄膜的方法。
这个过程听起来有点像魔法，但实际上它是非常科学的。
在大规模集成电路制造中，CVD被广泛应用于制备各种材料，如硅、氧化物和氮化物等。
这些材料在芯片上形成
了一层又一层的结构，最终构成了一个完整的电路。
那么，为什么CVD在大规模集成电路制造中如此重要呢？原因很简单：它可以让
我们精确地控制材料的厚度和组成，从而实现高度集成的电路设计。
比如说，我们可以用CVD制备出非常薄的硅层，然后在上面刻出微小的线路。
这样一来，我们就可以在
一个小小的芯片上实现很多复杂的功能。
要想让CVD发挥出最大的作用，还需要一些其他的技术支持。
比如说，我们需要
找到一种合适的气体来沉积薄膜；我们需要设计出一种高效的反应系统来控制反应过程；我们还需要开发出一种高精度的测量技术来检测薄膜的质量。
这些技术的发展，使得CVD在大规模集成电路制造中的应用越来越广泛。
化学气相沉积是一种非常重要的制造技术，它可以帮助我们制备出高质量的半导体材料，从而推动了现代科技的发展。
虽然它看起来有点神秘莫测，但只要我们用心去学习和探索，就一定能够掌握它的精髓。
希望这篇文章能让大家对CVD有更深入的了解！。
利用HWCVD在柔性衬底上制备多晶硅薄膜
利用HWCVD在柔性衬底上制备多晶硅薄膜常 艳 陈官壁 汪 雷 杨德仁3(浙江大学硅材料国家重点实验室和材料科学与工程系 杭州 310027)G row th of Poly2Crystalline Si Films on Flexible Substrateby H ot Wire Chemical V apor DepositionChang Y an,Chen G uanbi,Wang Lei,Y ang Deren3(State K ey Lab o f Silicon Materials and Department o f Materials Science and Engineering,Zhejiang Univer sity,Hangzhou310027,China) Abstract A novel technique2intermittent supply of silane2has been success ful developed to grow poly2crystalline silicon films by hot wire chemical vapor deposition on flexible substrates.The microstructures of the films were characterized with X2ray diffraction(XRD),Raman spec2 troscopy and scanning electron microscopy(SE M).The results show that polycrystalline phase dominates in the films on polyimide substrate. P ossible mechanisms of the film growth at different periods of silane supply were als o tentatively discussed. K eyw ords Flexible substrate,P olycrystalline silicon thin films,HWC VD,S olar cells 摘要 通过热丝化学气相沉积法(H ot Wire Chemical Vapor Deposition,HWC VD),采用间歇供应硅烷气体,持续通入氢气的方式控制硅薄膜的生长,发现该方法在有机衬底上生长的薄膜结构为多晶相占主导地位。
多晶硅薄膜的制备方法
多晶硅薄膜的制备方法之马矢奏春创作免费！！免费获得在我站的广告 1226 20:43:46 作者：leilei 来源：希萌光伏商务网多晶硅薄膜资料同时具有单晶硅资料的高迁移率及非晶硅资料的可年夜面积、低本钱制备的优点.因此,对多晶硅薄膜资料的研究越来越引起人们的关注,多晶硅薄膜...多晶硅薄膜资料同时具有单晶硅资料的高迁移率及非晶硅资料的可年夜面积、低本钱制备的优点.因此,对多晶硅薄膜资料的研究越来越引起人们的关注,多晶硅薄膜的制备工艺可分为两年夜类：一类是高温工艺,制备过程中温度高于600℃,衬底使用昂贵的石英,但制备工艺较简单.另一类是高温工艺,整个加工工艺温度低于600℃,可用廉价玻璃作衬底,因此可以年夜面积制作,可是制备工艺较复杂.目前制备多晶硅薄膜的方法主要有如下几种：高压化学气相堆积（LPCVD）这是一种直接生成多晶硅的方法.LPCVD是集成电路中所用多晶硅薄膜的制备中普遍采纳的标准方法,具有生长速度快,成膜致密、均匀、装片容量年夜等特点.多晶硅薄膜可采纳硅烷气体通过LPCVD法直接堆积在衬底上,典范的堆积参数是：硅烷压力为13.3～26.6Pa,堆积温度Td=580～630℃,生长速率5～10nm/min.由于堆积温度较高,如普通玻璃的软化温度处于 500～600℃,则不能采纳廉价的普通玻璃而必需使用昂贵的石英作衬底.LPCVD法生长的多晶硅薄膜,晶粒具有择优取向,形貌呈“V”字形,内含高密度的微挛晶缺陷,且晶粒尺寸小,载流子迁移率不够年夜而使其在器件应用方面受到一定限制.虽然减少硅烷压力有助于增年夜晶粒尺寸,但往往陪伴着概况粗拙度的增加,对载流子的迁移率与器件的电学稳定性发生晦气影响.固相晶化(SPC)所谓固相晶化,是指非晶固体发生晶化的温度低于其熔融后结晶的温度.这是一种间接生成多晶硅的方法,先以硅烷气体作为原资料,用LPCVD方法在550℃左右堆积aSi:H薄膜,然后将薄膜在600℃以上的高温下使其熔化,再在温度稍低的时候呈现晶核,随着温度的降低熔融的硅在晶核上继续晶化而使晶粒增年夜转化为多晶硅薄膜.使用这种方法,多晶硅薄膜的晶粒年夜小依赖于薄膜的厚度和结晶温度.退火温度是影响晶化效果的重要因素,在700℃以下的退火温度范围内,温度越低,成核速率越低,退火时间相等时所能获得的晶粒尺寸越年夜；而在700℃以上,由于此时晶界移动引起了晶粒的相互吞并,使得在此温度范围内,晶粒尺寸随温度的升高而增年夜.经年夜量研究标明,利用该方法制得的多晶硅晶粒尺寸还与初始薄膜样品的无序水平密切相关,T.Aoyama等人对初始资料的堆积条件对固相晶化的影响进行了研究,发现初始资料越无序,固相晶化过程中成核速率越低,晶粒尺寸越年夜.由于在结晶过程中晶核的形成是自发的,因此,SPC多晶硅薄膜晶粒的晶面取向是随机的.相邻晶粒晶面取向分歧将形成较高的势垒,需要进行氢化处置来提高SPC多晶硅的性能.这种技术的优点是能制备年夜面积的薄膜,晶粒尺寸年夜于直接堆积的多晶硅.可进行原位搀杂,本钱低,工艺简单,易于形成生产线.由于SPC是在非晶硅熔融温度下结晶,属于高温晶化过程,温度高于600℃,通常需要1100℃左右,退火时间长达10个小时以上,不适用于玻璃基底,基底资料采纳石英或单晶硅,用于制作小尺寸器件,如液晶光阀、摄像机取景器等.准分子激光晶化(ELA)激光晶化相对固相晶化制备多晶硅来说更为理想,其利用瞬间激光脉冲发生的高能量入射到非晶硅薄膜概况,仅在薄膜表层100nm 厚的深度发生热能效应,使 aSi薄膜在瞬间达到1000℃左右,从而实现aSi向pSi的转变.在此过程中,激光脉冲的瞬间(15～50ns)能量被aSi薄膜吸收并转化为相变能,因此,不会有过多的热能传导到薄膜衬底,合理选择激光的波长和功率,使用激光加热就能够使aSi薄膜达到熔化的温度且保证基片的温度低于450℃,可以采纳玻璃基板作为衬底,既实现了pSi薄膜的制备,又能满足LCD及OEL对透明衬底的要求.其主要优点为脉冲宽度短 (15～50ns),衬底发热小.通过选择还可获得混合晶化,即多晶硅和非晶硅的混合体.准分子激光退火晶化的机理：激光辐射到aSi的概况,使其概况在温度达到熔点时即达到了晶化域值能量密度Ec.aSi在激光辐射下吸收能量,激发了不服衡的电子空穴对,增加了自由电子的导电能量,热电子空穴对在热化时间内用无辐射复合的途径将自己的能量传给晶格,招致近表层极其迅速的升温,由于非晶硅资料具有年夜量的隙态和深能级,无辐射跃迁是主要的复合过程,因而具有较高的光热转换效率,若激光的能量密度达到域值能量密度Ec时,即半导体加热至熔点温度,薄膜的概况会熔化,熔化的前沿会以约10m/s的速度深入资料内部,经过激光照射,薄膜形成一定深度的融层,停止照射后,融层开始以 108～1010K/s的速度冷却,而固相和液相之间的界面将以1～2m/s的速度回到概况,冷却之后薄膜晶化为多晶,随着激光能量密度的增年夜,晶粒的尺寸增年夜,当非晶薄膜完全熔化时,薄膜晶化为微晶或多晶,若激光能量密度小于域值能量密度Ec,即所吸收的能量缺乏以使概况温度升至熔点,则薄膜不发生晶化.一般情况下,能量密度增年夜,晶粒增年夜,薄膜的迁移率相应增年夜,当Si膜接近全部熔化时,晶粒最年夜.但能量受激光器的限制,不能无限增年夜,太年夜的能量密度反而令迁移率下降.激光波长对晶化效果影响也很年夜,波长越长,激光能量注入Si膜越深,晶化效果越好.ELA法制备的多晶硅薄膜晶粒年夜、空间选择性好,搀杂效率高、晶内缺陷少、电学特性好、迁移率高达到400cm2/v.s,是目前综合性能最好的高温多晶硅薄膜.工艺成熟度高,已有年夜型的生产线设备,但它也有自身的缺点,晶粒尺寸对激光功率敏感,年夜面积均匀性较差.重复性差、设备本钱高,维护复杂.快速热退火（RTA）一般而言,快速退火处置过程包括三个阶段：升温阶段、稳定阶段和冷却阶段.当退火炉的电源一翻开,温度就随着时间而上升,这一阶段称为升温阶段.单元时间内温度的变动量是很容易控制的.在升温过程结束后,温度就处于一个稳定阶段.最后,当退火炉的电源关失落后,温度就随着时间而降低,这一阶段称为冷却阶段.用含氢非晶硅作为初始资料,进行退火处置.平衡温度控制在600℃以上,纳米硅晶粒能在非晶硅薄膜中形成,而且所形成的纳米硅晶粒的年夜小随着退火过程中的升温快慢而变动.在升温过程中,若单元时间内温度变动量较年夜时(如100℃/s),则所形成纳米硅晶粒较小(1.6～15nm)；若单元时间内温度变动量较小(如1℃/s),则纳米硅粒较年夜(23～46nm).进一步的实验标明：延长退火时间和提高退火温度其实不能改变所形成的纳米硅晶粒的年夜小；而在退火时,温度上升快慢直接影响着所形成的纳米硅晶粒年夜小.为了弄清楚升温量变动快慢对所形成的纳米硅年夜小晶粒的影响,采纳晶体生长中成核理论.在晶体生长中需要两步：第一步是成核,第二步是生长.也就是说,在第一步中需要足够量的生长仔晶.结果显示：升温快慢影响所形成的仔晶密度.若单元时间内温度变动量年夜,则发生的仔晶密度年夜；反之,若单元时间内温度变动量小,则发生的仔晶密度小.RTA退火时升高退火温度或延长退火时间其实不能消除薄膜中的非晶部份,薛清等人提出一种从非晶硅中分形生长出纳米硅的生长机理：分形生长.从下到上,只要温度不太高以致相邻的纳米硅岛不熔化,那么即使提高退火温度或延长退火时间都不能完全消除其中的非晶部份.RTA退火法制备的多晶硅晶粒尺寸小,晶体内部晶界密度年夜,资料缺陷密度高,而且属于高温退火方法,不适合于以玻璃为衬底制备多晶硅.等离子体增强化学反应气相堆积（PECVD）等离子体增强化学反应气相堆积（PECVD）法是利用辉光放电的电子来激活化学气相堆积反应的.起初,气体由于受到紫外线等高能宇宙射线的辐射,总不成防止的有轻微的电离,存在着少量的电子.在充有稀薄气体的反应容器中引进激发源（例如,直流高压、射频、脉冲电源等）,电子在电场的加速作用下获得能量,当它和气体中的中性粒子发生非弹性碰撞时,就有可能使之发生二次电子,如此反复的进行碰撞及电离,结果将发生年夜量的离子和电子.由于其中正负粒子数目相等.故称为等离子体,并以发光的形式释放出过剩的能量,即形成“辉光”.在等离子体中,由于电子和离子的质量相差悬殊,二者通过碰撞交换能量的过程比力缓慢,所以在等离子体内部各种带电粒子各自达到其热力学平衡状态,于是在这样的等离子体中将没有统一的温度,就只有所谓的电子温度和离子温度.此时电子的温度可达104℃,而分子、原子、离子的温度却只有25～300℃.所以,从宏观上来看,这种等离子的温度不高,但其内部电子却处于高能状态,具有较高的化学活性.若受激发的能量超越化学反应所需要的热能激活,这时受激发的电子能量（1～10eV）足以翻开分子键,招致具有化学活性的物质发生.因此,原来需要高温下才华进行的化学反应,通过放电等离子体的作用,在较高温度下甚至在常温下也能够发生.PECVD法堆积薄膜的过程可以概括为三个阶段：1.SiH4分解发生活性粒子Si、H、SiH2 和SiH3等；2.活性粒子在衬底概况的吸附和扩散；3. 在衬底上被吸附的活性分子在概况上发生反应生成PolySi 层,并放出H2；研究概况,在等离子体辅助堆积过程中,离子、荷电集团对堆积概况的轰击作用是影响结晶质量的重要因素之一.克服这种影响是通过外加偏压抑制或增强.对采纳PECVD技术制备多晶体硅薄膜的晶化过程,目前有两种主要的观点：一种认为是活性粒子先吸附到衬底概况,再发生各种迁移、反应、解离等概况过程,从而形成晶相结构,因此,衬底的概况状态对薄膜的晶化起到非常重要的作用；另一种认为是空间气相反应对薄膜的高温晶化起到更为重要的作用,即具有晶相结构的颗粒首先在空间等离子体区形成,而后再扩散到衬底概况长年夜成多晶膜.对 SiH4:H2气体系统,有研究标明,在高氢搀杂的条件下,当用RFPECVD的方法堆积多晶硅薄膜时,必需采纳衬底加热到600℃以上的法子,才华增进最初生长阶段晶核的形成.多晶硅薄膜资料同时具有单晶硅资料的高迁移率及非晶硅资料的可年夜面积、低本钱制备的优点.因此,对多晶硅薄膜资料的研究越来越引起人们的关注,多晶硅薄膜的制备工艺可分为两年夜类：一类是高温工艺,制备过程中温度高于600℃,衬底使用昂贵的石英,但制备工艺较简单.另一类是高温工艺,整个加工工艺温度低于600℃,可用廉价玻璃作衬底,因此可以年夜面积制作,可是制备工艺较复杂.目前制备多晶硅薄膜的方法主要有如下几种：高压化学气相堆积（LPCVD）这是一种直接生成多晶硅的方法.LPCVD是集成电路中所用多晶硅薄膜的制备中普遍采纳的标准方法,具有生长速度快,成膜致密、均匀、装片容量年夜等特点.多晶硅薄膜可采纳硅烷气体通过LPCVD法直接堆积在衬底上,典范的堆积参数是：硅烷压力为13.3～26.6Pa,堆积温度Td=580～630℃,生长速率5～10nm/min.由于堆积温度较高,如普通玻璃的软化温度处于500～600℃,则不能采纳廉价的普通玻璃而必需使用昂贵的石英作衬底.LPCVD法生长的多晶硅薄膜,晶粒具有择优取向,形貌呈“V”字形,内含高密度的微挛晶缺陷,且晶粒尺寸小,载流子迁移率不够年夜而使其在器件应用方面受到一定限制.虽然减少硅烷压力有助于增年夜晶粒尺寸,但往往陪伴着概况粗拙度的增加,对载流子的迁移率与器件的电学稳定性发生晦气影响.固相晶化(SPC)所谓固相晶化,是指非晶固体发生晶化的温度低于其熔融后结晶的温度.这是一种间接生成多晶硅的方法,先以硅烷气体作为原资料,用LPCVD方法在550℃ 左右堆积aSi:H薄膜,然后将薄膜在600℃以上的高温下使其熔化,再在温度稍低的时候呈现晶核,随着温度的降低熔融的硅在晶核上继续晶化而使晶粒增年夜转化为多晶硅薄膜.使用这种方法,多晶硅薄膜的晶粒年夜小依赖于薄膜的厚度和结晶温度.退火温度是影响晶化效果的重要因素,在700℃以下的退火温度范围内,温度越低,成核速率越低,退火时间相等时所能获得的晶粒尺寸越年夜；而在700℃以上,由于此时晶界移动引起了晶粒的相互吞并,使得在此温度范围内,晶粒尺寸随温度的升高而增年夜.经年夜量研究标明,利用该方法制得的多晶硅晶粒尺寸还与初始薄膜样品的无序水平密切相关,T.Aoyama等人对初始资料的堆积条件对固相晶化的影响进行了研究,发现初始资料越无序,固相晶化过程中成核速率越低,晶粒尺寸越年夜.由于在结晶过程中晶核的形成是自发的,因此,SPC多晶硅薄膜晶粒的晶面取向是随机的.相邻晶粒晶面取向分歧将形成较高的势垒,需要进行氢化处置来提高SPC多晶硅的性能.这种技术的优点是能制备年夜面积的薄膜,晶粒尺寸年夜于直接堆积的多晶硅.可进行原位搀杂,本钱低,工艺简单,易于形成生产线.由于SPC是在非晶硅熔融温度下结晶,属于高温晶化过程,温度高于600℃,通常需要1100℃左右,退火时间长达10个小时以上,不适用于玻璃基底,基底资料采纳石英或单晶硅,用于制作小尺寸器件,如液晶光阀、摄像机取景器等. 准分子激光晶化(ELA)激光晶化相对固相晶化制备多晶硅来说更为理想,其利用瞬间激光脉冲发生的高能量入射到非晶硅薄膜概况,仅在薄膜表层100nm厚的深度发生热能效应,使 aSi薄膜在瞬间达到1000℃左右,从而实现aSi向pSi的转变.在此过程中,激光脉冲的瞬间(15～50ns)能量被aSi薄膜吸收并转化为相变能,因此,不会有过多的热能传导到薄膜衬底,合理选择激光的波长和功率,使用激光加热就能够使aSi薄膜达到熔化的温度且保证基片的温度低于450℃,可以采纳玻璃基板作为衬底,既实现了pSi薄膜的制备,又能满足LCD及OEL对透明衬底的要求.其主要优点为脉冲宽度短(15～50ns),衬底发热小.通过选择还可获得混合晶化,即多晶硅和非晶硅的混合体.准分子激光退火晶化的机理：激光辐射到aSi的概况,使其概况在温度达到熔点时即达到了晶化域值能量密度Ec.aSi在激光辐射下吸收能量,激发了不服衡的电子空穴对,增加了自由电子的导电能量,热电子空穴对在热化时间内用无辐射复合的途径将自己的能量传给晶格,招致近表层极其迅速的升温,由于非晶硅资料具有年夜量的隙态和深能级,无辐射跃迁是主要的复合过程,因而具有较高的光热转换效率,若激光的能量密度达到域值能量密度Ec时,即半导体加热至熔点温度,薄膜的概况会熔化,熔化的前沿会以约10m/s的速度深入资料内部,经过激光照射,薄膜形成一定深度的融层,停止照射后,融层开始以108～1010K/s的速度冷却,而固相和液相之间的界面将以1～2m/s 的速度回到概况,冷却之后薄膜晶化为多晶,随着激光能量密度的增年夜,晶粒的尺寸增年夜,当非晶薄膜完全熔化时,薄膜晶化为微晶或多晶,若激光能量密度小于域值能量密度Ec,即所吸收的能量缺乏以使概况温度升至熔点,则薄膜不发生晶化.一般情况下,能量密度增年夜,晶粒增年夜,薄膜的迁移率相应增年夜,当Si膜接近全部熔化时,晶粒最年夜.但能量受激光器的限制,不能无限增年夜,太年夜的能量密度反而令迁移率下降.激光波长对晶化效果影响也很年夜,波长越长,激光能量注入 Si膜越深,晶化效果越好.ELA法制备的多晶硅薄膜晶粒年夜、空间选择性好,搀杂效率高、晶内缺陷少、电学特性好、迁移率高达到400cm2/v.s,是目前综合性能最好的高温多晶硅薄膜.工艺成熟度高,已有年夜型的生产线设备,但它也有自身的缺点,晶粒尺寸对激光功率敏感,年夜面积均匀性较差.重复性差、设备本钱高,维护复杂.快速热退火（RTA）一般而言,快速退火处置过程包括三个阶段：升温阶段、稳定阶段和冷却阶段.当退火炉的电源一翻开,温度就随着时间而上升,这一阶段称为升温阶段.单元时间内温度的变动量是很容易控制的.在升温过程结束后,温度就处于一个稳定阶段.最后,当退火炉的电源关失落后,温度就随着时间而降低,这一阶段称为冷却阶段.用含氢非晶硅作为初始资料,进行退火处置.平衡温度控制在600℃以上,纳米硅晶粒能在非晶硅薄膜中形成,而且所形成的纳米硅晶粒的年夜小随着退火过程中的升温快慢而变动.在升温过程中,若单元时间内温度变动量较年夜时(如100℃/s),则所形成纳米硅晶粒较小(1.6～15nm)；若单元时间内温度变动量较小(如1℃/s),则纳米硅粒较年夜(23～46nm).进一步的实验标明：延长退火时间和提高退火温度其实不能改变所形成的纳米硅晶粒的年夜小；而在退火时,温度上升快慢直接影响着所形成的纳米硅晶粒年夜小.为了弄清楚升温量变动快慢对所形成的纳米硅年夜小晶粒的影响,采纳晶体生长中成核理论.在晶体生长中需要两步：第一步是成核,第二步是生长.也就是说,在第一步中需要足够量的生长仔晶.结果显示：升温快慢影响所形成的仔晶密度.若单元时间内温度变动量年夜, 则发生的仔晶密度年夜；反之,若单元时间内温度变动量小,则发生的仔晶密度小.RTA退火时升高退火温度或延长退火时间其实不能消除薄膜中的非晶部份,薛清等人提出一种从非晶硅中分形生长出纳米硅的生长机理：分形生长.从下到上,只要温度不太高以致相邻的纳米硅岛不熔化,那么即使提高退火温度或延长退火时间都不能完全消除其中的非晶部份.RTA退火法制备的多晶硅晶粒尺寸小,晶体内部晶界密度年夜,资料缺陷密度高,而且属于高温退火方法,不适合于以玻璃为衬底制备多晶硅.等离子体增强化学反应气相堆积（PECVD）等离子体增强化学反应气相堆积（PECVD）法是利用辉光放电的电子来激活化学气相堆积反应的.起初,气体由于受到紫外线等高能宇宙射线的辐射,总不成防止的有轻微的电离,存在着少量的电子.在充有稀薄气体的反应容器中引进激发源（例如,直流高压、射频、脉冲电源等）,电子在电场的加速作用下获得能量,当它和气体中的中性粒子发生非弹性碰撞时,就有可能使之发生二次电子,如此反复的进行碰撞及电离,结果将发生年夜量的离子和电子.由于其中正负粒子数目相等.故称为等离子体,并以发光的形式释放出过剩的能量,即形成“辉光”.在等离子体中,由于电子和离子的质量相差悬殊,二者通过碰撞交换能量的过程比力缓慢,所以在等离子体内部各种带电粒子各自达到其热力学平衡状态,于是在这样的等离子体中将没有统一的温度,就只有所谓的电子温度和离子温度.此时电子的温度可达104℃,而分子、原子、离子的温度却只有25～300℃.所以,从宏观上来看,这种等离子的温度不高,但其内部电子却处于高能状态,具有较高的化学活性.若受激发的能量超越化学反应所需要的热能激活,这时受激发的电子能量（1～10eV）足以翻开分子键,招致具有化学活性的物质发生.因此,原来需要高温下才华进行的化学反应,通过放电等离子体的作用,在较高温度下甚至在常温下也能够发生.PECVD法堆积薄膜的过程可以概括为三个阶段：1.SiH4分解发生活性粒子Si、H、SiH2 和SiH3等；2.活性粒子在衬底概况的吸附和扩散；3.在衬底上被吸附的活性分子在概况上发生反应生成PolySi 层,并放出H2；研究概况,在等离子体辅助堆积过程中,离子、荷电集团对堆积概况的轰击作用是影响结晶质量的重要因素之一.克服这种影响是通过外加偏压抑制或增强.对采纳PECVD技术制备多晶体硅薄膜的晶化过程,目前有两种主要的观点：一种认为是活性粒子先吸附到衬底概况,再发生各种迁移、反应、解离等概况过程,从而形成晶相结构,因此,衬底的概况状态对薄膜的晶化起到非常重要的作用；另一种认为是空间气相反应对薄膜的高温晶化起到更为重要的作用,即具有晶相结构的颗粒首先在空间等离子体区形成,而后再扩散到衬底概况长年夜成多晶膜.对 SiH4:H2气体系统,有研究标明,在高氢搀杂的条件下,当用RFPECVD的方法堆积多晶硅薄膜时,必需采纳衬底加热到600℃以上的法子,才华增进最初生长阶段晶核的形成.而当衬底温度小于300℃时,只能形成氢化非晶硅(aSi:H)薄膜.以SiH4:H2为气源堆积多晶硅温度较高,一般高于600℃,属于高温工艺,不适用于玻璃基底.目前有报道用SiC14:H2或者SiF4:H2为气源堆积多晶硅,温度较低,在300℃左右即可获很多晶硅,但用CVD法制备很多晶硅晶粒尺寸小,一般不超越50nm,晶内缺陷多,晶界多.金属横向诱导法(MILC)20世纪90年代初发现aSi中加入一些金属如Al,Cu,Au,Ag,Ni等堆积在aSi∶H上或离子注入到aSi∶H薄膜的内部,能够降低a Si向pSi转变的相变能量,之后对Ni/aSi:H进行退火处置以使aSi薄膜晶化,晶化温度可低于500℃.但由于存在金属污染未能在TFT中应用.随后发现Ni横向诱导晶化可以防止孪晶发生,镍硅化合物的晶格常数与单晶硅相近、低互溶性和适当的相变能量,使用镍金属诱导aSi薄膜的方法获得了横向结晶的多晶硅薄膜.横向结晶的多晶硅薄膜的概况平滑,具有长晶粒和连续晶界的特征,晶界势垒高度低于SPC多晶硅的晶界势垒高度,因此,MILC TFT具有优良的性能而且不需要进行氢化处置.利用金属如镍等在非晶硅薄膜概况形成诱导层,金属Ni与aSi在界面处形成NiSi2的硅化物,利用硅化物释放的潜热及界面处因晶格失错而提供的晶格位置,aSi原子在界面处重结晶,形成多晶硅晶。
光电薄膜材料 MOCVD(金属有机气相沉积)技术 介绍
环102-2
近年来，随着半导体工业的发展以及高速光电信息时代的来临 ，LPE、VPE等技术在半导体业生产中的作用越来越小；MBE与 MOCVD技术相比，由于其设备复杂、价格更昂贵，生长速度 慢，且不适pC-长含有高蒸汽压元素的化合物单晶，不宜于工业 生产。而金属有机物化学气相淀积，1968年由美国洛克威公司 的Manasevit等人提出制备化台物单晶薄膜的一项新技术；到 80年代初得以实用化。经过近20年的飞速发展，成为目前半导 体化台物材料制备的关键技术之一。广泛应用于包括半导体器 件、光学器件、气敏元件、超导薄膜材料、铁电/铁磁薄膜、高 介电材料等多种薄膜材料的制备。
微波毫米器件
高温半导体
四、MOCVD技术在光电方面的发展趋势
1、向高投片量、向高产量方向发展； 2、基片向大尺寸方向发展； 3、薄膜厚度向薄层、超薄层方向发展，超晶格、量子阱、量子线、量子点 材料和器件研究十分火热。量子阱器件、量子点激光器已问世，其发展潜 力无可估量，成为向纳米电子技术进军的基地； 4、薄膜结构区域向微细化，组分向多元化方向发展。满足器件多功能、小 尺寸、低功耗、高功率密度、便于集成的发展要求； 5、多种衬底上异质材料的生长同时并进开发，GaAs技术目前最为 成熟，充分发挥InP衬底的优异性能，挖掘lnP衬底的潜力的研究正 在广泛进行； 6、宽带隙的材料研究受到高度重视，特别是以CaN为代表的第三代半导 体材料的研究，已成为各国业内科学家研发的热点；SiC材料已研制成功 许多性能优异的器件，如MOSFET、MESFET、JFET等。
MOCVD设备也有自身的缺点，它与MBE设 备一样价格不菲，而且由于采用了有机金 属做为源，使得在使用MOCVD设备时不可 避免地对人体及环境产生一定的危害。这 些都无形中增加了制备成本。
MOCVD和LED基础知识的介绍
MOCVD和LED基础知识的介绍MOCVD是一种气相沉积技术，通过液态的金属有机化合物前驱物和气态的反应气体，在高温下生成半导体材料的薄膜。
MOCVD技术具有高度的化学反应控制性和沉积均匀性，能够在高度控制的条件下制备多种复杂的半导体材料。
MOCVD被广泛应用于制备LED和其他半导体器件，如太阳能电池、半导体激光器等。
LED是一种半导体器件，具有电流通过时会发光的特性。
LED基于半导体材料的PN结，当正向电流通过PN结时，从该区域辐射出光子而形成发光。
LED具有高效能、长寿命、低能耗等优点，因此在照明、显示、信号传输等方面得到了广泛的应用。
在MOCVD中，LED的制备需要先选择合适的材料，一般使用砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、氮化镓(GaN)等材料。
这些材料具有不同的禁带宽度和能隙，因此可以在不同的波长范围内发光。
LED的制备过程主要包括以下几个步骤：1. 衬底准备：选择合适的衬底材料，例如蓝宝石 (sapphire) 或碳化硅 (SiC)。
衬底需要进行表面处理，以保证后续材料的均匀沉积。
2.MOCVD沉积：将衬底放入MOCVD反应室中，加热至高温。
金属有机化合物前驱物和反应气体被导入反应室，通过化学反应生成半导体材料的薄膜。
控制反应的温度、气体流量和时间可以调节薄膜的性质和厚度。
3.包埋层制备：为了保护PN结和提高光的输出效率，需要在LED结构周围沉积包埋层。
包埋层可以通过MOCVD或其他技术实现。
4.电极制备：在制备完成的LED结构上沉积金属电极，用于注入电流和收集光子。
5.芯片分离和封装：将大面积的LED结构切割成小的芯片，并将其封装在光学透明的外壳中，形成最终的LED器件。
LED的性能可以通过调节MOCVD过程中的各种参数来优化，如材料组分、沉积温度、沉积速率等。
此外，还可以通过多层结构的设计来优化波长、光强度和光散射等光学特性。
总结起来，MOCVD是一种用于制备半导体材料的气相沉积技术，而LED是一种基于半导体的发光器件。
MOCVD沉积Ti和TiN工艺对集成电路互联电阻的影响研究与改善
铝制程中金属的应用
MOCVD沉积Ti/TiN工艺对集成电路互联电阻的影响研究与改善
集成电路金属互联技术概述
铜
金属 Ta/TaN充当铜的 阻挡层防止铜的扩散与 污染
金属铜是主要的导电 材料.电阻率低抗电迁 移能力强， 无法刻蚀，大马士革 工艺
Байду номын сангаас
TaNTa
铜制程中金属的应用
MOCVD沉积Ti/TiN工艺对集成电路互联电阻的影响研究与改善
钨插栓多层结构及其具体工艺
6层钨插栓结构简图
MOCVD沉积Ti/TiN工艺对集成电路互联电阻的影响研究与改善
钨插栓多层结构及其具体工艺
P+ N-Well
P+
N+ P-Well
N+
钨沉积之前示意图
MOCVD沉积Ti/TiN工艺对集成电路互联电阻的影响研究与改善
钨插栓多层结构及其具体工艺
通过IMP TI 和 MOCVD 工艺沉积一层 低于1000A的Ti/TiN 作 为钨的阻挡层和粘合层
MOCVD 氮化钛腔体简图
MOCVD沉积Ti/TiN工艺对集成电路互联电阻的影响研究与改善
论文研究目的与内容 IMP 钛的沉积需要很好的阶梯覆盖率，差的阶梯覆盖率会导致 接触窗电阻偏高甚至导致电路失效， MOCVD 氮化钛薄膜的沉积过程受温度，气体流量，压力等因 素的影响，这些因素控制不当会导致氮化钛薄膜异常而使产品失 效 MOCVD 氮化钛的薄膜是富含碳与氢的高电阻薄膜，等离子体 的处理不足以过分都会导致薄膜异常而使接触窗电阻偏离控制范 围导致电路失效 由于钛在高温下的强还原性，MOCVD 腔体的环境对钛和氮化 钛复合层薄膜的电阻有着很大的影响，腔体的污染会导致接触窗 电阻异常导致产品失效
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WCVD在集成电路中的应用
wsx 发表于: 2005-9-01 15:21 来源: 半导体技术天地
作者:康健Applied Materials China
钨在集成电子学中通常被用作高传导性的互连金属、金属层间的通孔（Via）和垂直接触的接触孔（Contact）以及铝和硅间的隔离层（图1）。
虽然钨可以通过蒸发的方法来淀积，不过溅射和化学气相淀积（CVD）还是首选的技术。
CVD薄膜相比溅射薄膜有很多优势：低电阻率、对电迁移的高抵抗力以及填充小通孔时的优异的平整性。
CVD钨还可以提供在金属和硅上进行选择性淀积。
CVD方法的钨可以由氯化钨、氟化钨和羟基钨制备而成。
最常见的CVD工艺主要反应气体有六氟化钨以及氢气或甲硅烷，下面将作详细讨论。
48_1.jpg
48_2.jpg
SiH4浸泡时的反应：SiH4 => W + H2
成核时：SiH4 + WF6 => W + SiH4 + HF
Si + WF6 => W + SiH4
大批淀积时：WF6 + H2 => W + HF
WCVD工艺一般由四个步骤组成：加热并用SiH4浸泡（Soak），成核（Nucleation），大批淀积（Bulk Deposition）和残余气清洗（Purge）。
（图2）
因为WCVD受热激发或化学反应的限制，所以晶圆需要先充分加热为后续反应做准备。
SiH4浸泡在一些技术文章中也被称作SiH4引发。
在这一步中SiH4分解成Si和H2形成一薄层的无定形硅。
在成核这一步中，SiH4和氢气的混合气体与WF6源气体反应形成了一薄层钨，这一薄层钨作为后续钨层的生长点。
成核层的均匀度和淀积速率取决于前期加热是否充分或预热时间是否足够长。
通过增加反应压强，可以缩短预热时间。
成核是整个淀积过程中非常关键的一步，并且对后续膜的均匀度和其他特征有强烈的影响。
因为钨与氧化物粘着力不强并且WF6会和硅发生反应，所以在WCVD淀积之前必须先淀积一层粘着层和一层阻挡层，例如，Ti/TiN或TiW。
Ti和氧化物有非常好的粘连性，并能够在源/漏区和硅反应形成TiSix，这样大大减小了接触电阻。
而且，Ti一般通过物理气相方法（PVD）制取，标准PVD淀积的Ti的阶梯覆盖性能很差，而且会和WF6反应。
因此，在接触孔或通孔上有必要在WCVD前淀积第二层TiN阻挡层。
这个粘着层/阻挡层使得钨能够完全地粘连在接触孔或通孔的氧化物上，并有效地防止WF6与硅衬底和氧化物发生反应。
如果没有粘着层/阻挡层而钨淀积反应直接在硅上进行，WF6与下层的硅反应导致硅的消耗以及对衬底的侧向侵蚀。
另外，形成的Wsix的电阻率相对TiSix也很高。
目前，在工业界Ti/TiN是防止钨与硅衬底反应的最好阻挡，所以它是首选的粘着层/阻挡层。
因为WF6和H2反应的压强大，淀积速率高，所以大批淀积这一步生长的钨占整个反应钨量的90％以上。
清洗步骤是为了把未反应的气体和副产品清出反应腔，通常的方法是用大量Ar和N2充入反应腔借助真空泵抽走。
WCVD主要有两个问题：气相反应（GPR）和WF6腐蚀。
（图3）GPR是因为在SiH4/WF6混合气体中SiH4比例很高，这使得SH4和WF6在未到达晶圆表面前就发生反应。
这可以通过控制SiH4的比例来控制。
当高浓度的WF6暴露在Ti/TiN堆叠膜上方时，如果TiN阻挡层不足于阻止WF6的扩散，WF6将会直接和Ti反应形成“火山”，这就是WF6腐蚀。
48_3.jpg
随着Cu工艺的发展，尤其是单镶嵌和双镶嵌流程的引入，在0.13微米及后续技术节点中，Cu由于其极低的电阻率在互联金属应用中取代了W。
不过到目前为止，由于Cu的迁移问题以及在CMOS中的中毒效应，W仍然是接触应用中唯一的候选者。