CVD薄膜工艺技术交流

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CVD薄膜工艺技术交流 。
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CVD部分
! W, u- ^( i; t* w5 c一：概述
二：CVD沉积原理及特点
9 \# X3 |) a% H三：CVD沉积膜及其应用
9 V  B/ G9 `5 _+ L四：CVD方法及设备
五：薄膜技术的发展
一：概述
基本上，集成电路是由数层材质不同的薄膜组成，而使这些薄膜覆盖在硅晶片上的技术，便是所谓的薄膜沉积及薄膜成长技术。
沉积：
成长：
' I7 k9 @% {& `4 a6 T& L1 W8 j薄膜沉积技术的发展，从早期的蒸镀开始至今，已经发展成为两个主要的方向：CVD和PVD


( V5 f9 e7 W3 ]0 M( z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。
3 `, W9 R1 X. U2 s9 C$ \9 y在目前的VLSI及ULSI生产过程中，除了某些材料因特殊原因还在用溅镀法之外，如铝硅铜合金及钛等，所有其他的薄膜均用CVD法来沉积。
) r% Y3 y" M2 v# W1 K! ?7 A二：CVD沉积原理及特点
A：定义：指使一种或数种物质的气体，以某种方式激活后，在衬底发生化学反应，并淀积出所需固体薄膜的生长技术
9 P' ^5 N6 R) gB：沉积原理：（误区? ）（画图）
: [- s5 v( c3 a2 v& k. R用CVD法沉积硅薄膜实际上是从气相中生长晶体的复相物理—化学过程，是一个比较复杂的过程。大致可分为以下几步：
& Z8 P+ n& b- M3 u反应物分子通过输运和扩散到衬底表面。
2 g* T% m5 @8 j* v: E) ?反应物分子吸附在衬底表面。
吸附分子间或吸附分子与气体分子间发生化学反应，形成晶核
/ g) }# B9 {/ O晶核生长-----晶粒聚结----缝道填补-----沉积膜成长。
二：CVD沉积原理及特点
" e0 O; J3 g8 L/ Z3 [9 ], zC：CVD工艺特点：

" X- N: L) b# C6 S8 |6 O1）CVD成膜温度远低于体材料的熔点或软点。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）
$ s. R9 u) |5 r8 z4 ]8 ~（4）淀积膜结构完整、致密，与衬底粘附性好。
( y. S4 p- M. s  w7 J( {" s+ o' d（5）极佳的覆盖能力
二：CVD沉积原理及特点
D：薄膜的参数
厚度
均匀性/台阶覆盖性（画图说明）
表面平整度/粗糙度
6 S& u" K- X( y& T5 b" E自由应力
洁净度
完整性
影响薄膜质量和沉积速率的参数：反应气体流量，反应压力，腔室温度，是否参杂及参杂数量，RF频率和功率
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( n. ^6 i3 ?3 K4 E% }三：CVD沉积膜及其应用
前面说过，CVD几乎可以沉积半导体元件所需要的所有薄膜。主要的介电材料有SiO2,SN，PSG，BPSG等；导体要W，Mo及多晶硅；半导体则有硅。
+ ^' w( s  o. Y6 m/ B& N* l一：外延（EPI）
指在单晶衬底上生长一层新的单晶的技术。
同质：
异质：
SICL4+2H2=SI+4HCL
' q3 W: K1 a& \- M: j8 {过程非常复杂，不易控制。
' o2 a& N0 f- `1 y实例：50000
三：CVD沉积膜及其应用
反应式及应用（见下表）
举例说明
补充：1：BPSG（参杂的二氧化硅）
作用：1，2，3
反应式：SIH4+2N2O=SIO2+H2+2N2
PH3+N2O=
B2H6+N2O=
, j. M( K5 h8 E& t. L2：SN：LOCOS技术，FOX
SIH2CL2+NH3=
钝化：SN对碱金属和水气极强的扩散阻挡能力
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1 X% E5 N& e3 W( S3 M7 {3 ：关于TEOS
: ^( a' g# V6 \7 [  F4 _) Y' z, tTEOS结构：
用TEOS代替普通SIO2原因：用于IMD，台阶覆盖性极好；热稳定性好；相对普通的二氧化硅，较致密
3 D, i& Y' c: Y$ C0 t) t缺点：颗粒度
与TEOS相对应，BPSG可用TMB，TMPO来沉积。
SI（OC2H5）4，B（OC2H5）3，PO（OCH3）3
代替了由剧毒的B2H6和PH3。
$ S3 ~% [3 w+ S$ h, ^+ P4：Tungsten plug（画图）
& n5 E+ `7 ?" i. f0 n- P) @用于上下金属层间的中间金属连接物，用钨的原因？基本上会用钨来作为半导体元件的金属内连线。原因？

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1 [. o6 _% F- d1 ^$ U四：CVD方法及设备
一般而言，任何CVD系统均包括一个反应腔室，一组气体传输系统，排气系统及工艺控制系统等。
APCVD（工作特点，缺点？）
3 r" o: y5 L$ u. u) L: k# ?LPCVD（比较普遍的原因）
PECVD（占CVD主流的原因：低压和低温）
下面主要介绍LPCVD和PECVD
' \; Y9 ]3 ^  N  f5 c. b3 ^1：LPCVD
1 R% G6 O$ a- D) J& D- F$ H# ^结构(画图）
' L( w- S: i# K, |5 V" r工作原理及压力
( Q, i  s  W; V* p/ n2：PECVD
工作原理：能够低温反应的原因
, M; C5 }. ]' k5 b4 g结构

% N1 J; K5 _. r1 n+ j3：LPCVD和PECVD沉积膜差别
一般的，PECVD主要用来沉积介电材料膜。而LPCVD则都可进行沉积（本公司也不例外）。
对于介电材料膜区别：
SIO2：主要是台阶覆盖性区别（IMD）。
1 G  L  K0 T8 f+ O6 Q8 f# cSN：
LPCVD用SIH2CL2为主的反应物（因为以SIH4为主的反应物沉积的SN均匀性较差）；此法沉积的SN膜成分单纯，一般用在SIO2 层之刻蚀或FOX的掩模上。而PECVD 是以SIH4为主的反应物，成分不如LP的单纯。原因？
应力：LPCVD法沉积的SN应力非常大，故LPCVD沉积的SN不宜超过一定的范围，以免发生龟裂。由于PECVD可以凭借RF功率的调整，来控制离子对沉积膜的轰击，使SN应力下降。所以用作保护层的SN可以沉积的比较厚（PECVD沉积的），以便抵挡外来的水气、碱金属离子及机械性的创伤。这可以说是以PECVD法进行薄膜沉积时除了反应温度的另外一个主要优点。
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五：薄膜技术的发展和应用
) h7 }+ `( t: n& i" |, E随着集成电路的规模越来越大，尺寸越来越小，电路功能越来越强大，今后的CVD发展将集中在如何沉积新的材料，如何使用新的沉积技术以及如何改善沉积膜的阶梯覆盖能力。
* y  b  C5 G3 j( S2 b0 ^当然，薄膜技术并不仅仅局限于半导体行业，在其他的许多行业，如需要沉积金刚石或类金刚石以及有机物膜时，传统的CVD和PVD便出现了瓶颈。其他的技术如PLD(pulsed laser deposition)便显示出了它独特的一面。

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