ALD MOCVD介绍pptx.ppt

ALD+MOCVD介绍微细加工原理小组报告原子层沉积ALD(AtomicLayerDeposition;ALD),最初称为原子层外延(AtomicLayerEpitaxy;ALE),也称为原子层化学气相沉积(AtomicLayerChemicalVaporDeposition;ALCVD)。它是利用反应气体与基板之间的气-固相反应,来完成工艺的需求。由于可完成精度较高的工艺,因此被视为先进半导体工艺技术的发展关键环节之一。、大面积平板显示器,采用ALD技术制作了多晶发光Zns:Mn和非晶Al2O3绝缘膜。这项技术开始用于外延膜的生长,故被称作原子层外延(ALE,AtomicLayerEpitaxy),侧重通过表面作用,原子层薄膜交替沉积的生长过程。20世纪70年代中期早期1985年以后90年代中期早期ALE主要沉积多晶II-VI族化合物及非晶氧化膜。1985年以后III-V族和II-VI族化合物的外延生长引起了人们的广泛关注,但是由于其复杂的表面化学反应,这方面的研究并没有取得实际的突破,而且由于ALD的生长速率慢,限制了它在实际工程中的应用。90年代中期,硅半导体技术的发展,掀起了人们对ALD研究的热潮。集成电路尺寸向纳米量级发展,集成度的提高,ALD自身存在沉积速率慢的缺点逐步得到解决,ALD还具有工作温度较低(小于400℃),可生长具有原子层级膜层厚度的薄膜,促进了ALD在微电子集成电路(IC)工业中的应用。当前世界上许多国家都投入了大量的人力、物力和财力,开展对ALD技术的研究。至01年以来,美国真空学会(AVS)己经成功召开了五届关于ALD的国际学术会议,对ALD在半导体以及薄膜器件制造中的应用进行了广泛深入地探索,经历二十多年的原子层沉积工艺正逐渐走向成熟。当前传统工艺中,通过CVD和PVD工艺成膜很难突破10nm和20nm极限,只有在深宽比小于10:1时,CVD才能保证100%覆盖率,而PVD只达到50%。,但基于CVD的ALD方法仅限于有限的材料体系,而且要求超高真空等苛刻的工作条件,所以实现比较困难。目前,采用化学反应分子前驱体的ALD己成为研究的主流在CVD过程中,两种前驱体是同时进入反应室,而ALD不同于CVD之处在于,它依靠两个独立的挥发性前驱体,以气体脉冲的形式在不同时间段内先后与基片表面进行化学吸收和化学反应,并在两个脉冲间隔往反应室内通入惰性气体,对反应室进行净化。按照自限制机制的差别,ALD可分为CS-ALD和RS-ALD。-ALD(化学饱和吸附+交换反应)CS-ALD,即Chemisorption-saturatedALD。在CS-ALD过程中,首先在基片表面进行化学吸附的自饱和过程,然后进行交换反应。以PbS原子层薄膜形成为例,两种前驱体分子式分别表示为PbBr2和H2S,生长周期可分为四步:(C)利用惰性气体去除反应室里多余的PbBr2,净化反应室,将第二种前驱体H2S以气体脉冲的形式通入反应室,在反应室中两种前驱体在基片表面,进行下面的化学反应PbBr2+H2S=PbS+2HBr↑这样基片表面就产生了一层PbS原子层薄膜。(A)首先对基底表面进行处理,使得基底表面具有化学活性,从而易于与其他材料发生的化学键合(B)第一种前驱体PbBr2以气体脉冲的形式进入反应室,反应室内的基片暴露在气体脉冲中,PbBr2以化学吸附的方式附着在基片表面,形成一层饱和膜(D)再次通入惰性气体,排除反应生成的挥发性物质HBr和残余的H2S,净化反应室,完成一个周期对于CS-ALD,自限制归于气相前驱体PbBr2在基片表面进行的自饱和化学吸附。第二种前驱体H2S只能与吸附在基片表面的PbBr2分子进行交换反应。由于任何系统的基片和前驱体之间可以进行化学吸附,而且适于CVD的两种前驱体,同样可以用于CS-ALD,这样CS-ALD有时被认为是较常用的一种沉积技术。假如化学吸附的前驱体密度不受原子空间排列阻力的影响,那么一个周期可以沉积一层完整的单一膜,通过进行多个周期也可以沉积多层膜。-ALD(化学饱和吸附+交换反应)RS-ALD,即ReactionSequenceALD。RS-ALD是在基片表面依次进行两次化学反应,通过自饱和过程实现。以通用方程式为例,两种前驱体分子式分别表示为ML2和AN2,生长周期可分为四步:MAMMMMMMMMMMMLLLLLLLAAANNNNLNLNALALALALALALNNANNANNNLNLNLAANAANAAN(A)附着有AN功能团(其