CVD薄膜工艺技术交流

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CVD薄膜工艺技术交流 ,转载自一个ppt文件。

- G# M. M0 b! [CVD部分
  n0 u2 J  m- ?9 B7 a- m6 x一：概述
二：CVD沉积原理及特点
0 x$ x- Y' g1 r+ b% T$ c三：CVD沉积膜及其应用
四：CVD方法及设备
五：薄膜技术的发展
) c  j" y/ `/ M' [# ?! ?4 z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。
) r. y6 F  C1 m8 Y" Z沉积：
/ ]- w( k& D9 Z7 v+ A成长：
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
4 r( D+ q+ ~, S; T
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。
0 a3 p. u3 d; l6 s# r' v! ]* s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
2 [# |: I! h" [B：沉积原理：（误区? ）（画图）
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：
+ u2 R( @5 q6 u; J- x反应物分子通过输运和扩散到衬底表面。
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
晶核生长-----晶粒聚结----缝道填补-----沉积膜成长。
$ E9 K/ I. F+ t4 |! z/ S二：CVD沉积原理及特点
  e. g: L- g* O: C) }C：CVD工艺特点：
1）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）
（4）淀积膜结构完整、致密，与衬底粘附性好。
9 _/ h7 L: a' k* |  Z/ p（5）极佳的覆盖能力
二：CVD沉积原理及特点
; x' O  x$ e* w2 l9 s. YD：薄膜的参数
$ i* ^7 G- J% G2 N4 E厚度
均匀性/台阶覆盖性（画图说明）
表面平整度/粗糙度
自由应力
洁净度
完整性
4 _* J: y. N$ z) d$ A* \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
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。
一：外延（EPI）
- Z: R. h1 t3 `  }( L指在单晶衬底上生长一层新的单晶的技术。
同质：
异质：
3 ?# }+ i! N, L* C( }SICL4+2H2=SI+4HCL
$ n( e: X+ e7 H& F% V过程非常复杂，不易控制。
$ t7 f' ~" M* |( O7 D+ g1 E实例：50000
' w& Q  S% K4 E' p& ^三：CVD沉积膜及其应用
# ?' V3 Q, n* |1 G. H& K' O6 Z反应式及应用（见下表）
& d6 c: d( L. ~* w) f- `: {, z举例说明
补充：1：BPSG（参杂的二氧化硅）
作用：1，2，3
& K. }; z9 Z; y4 H5 g; H; }, B反应式：SIH4+2N2O=SIO2+H2+2N2
PH3+N2O=
" N9 M( S; U& u2 |: ~B2H6+N2O=
2：SN：LOCOS技术，FOX
6 T/ t6 L, M- y& `SIH2CL2+NH3=
$ `; m4 Z8 j6 x. `0 O钝化：SN对碱金属和水气极强的扩散阻挡能力
, k1 Y$ ^- x0 h. ^) [
3 ：关于TEOS
TEOS结构：
. e% @) N7 g+ L5 D" O/ k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 v) \& d0 w; }# r2 D缺点：颗粒度
2 P' `) c2 X- v3 ~1 d, j/ }! h与TEOS相对应，BPSG可用TMB，TMPO来沉积。
7 Z: v9 F% h0 {8 Z: ySI（OC2H5）4，B（OC2H5）3，PO（OCH3）3
代替了由剧毒的B2H6和PH3。
4：Tungsten plug（画图）
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？
& y) d/ m0 O1 c7 E: r
四：CVD方法及设备
- L) L( Q+ k7 X  Y' Y$ S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？）
  V; G8 O9 L2 b# e- U1 pLPCVD（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
1：LPCVD
5 f3 P. N  ]; e9 \* q! c  f结构(画图）
2 C* E+ x. T; X9 Q% I/ v/ _# N& y3 Z7 H工作原理及压力
2：PECVD
工作原理：能够低温反应的原因
结构
3：LPCVD和PECVD沉积膜差别
  X! ^% s7 T9 ]1 A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：
1 Y$ G+ |! a7 F9 k( \9 u6 P1 d5 wSIO2：主要是台阶覆盖性区别（IMD）。
/ s' G4 Q: G- R6 S1 ^) A6 b  YSN：
" ]1 X9 m6 s% r7 x! zLPCVD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？
1 A/ F, Q: z+ q0 n& p8 U9 U1 ]  @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。

. d1 A( u6 `2 \% w# M五：薄膜技术的发展和应用
6 {* |6 w# P- x5 O7 _" `' `8 _: K  \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。
+ j5 @  L$ E* ~8 H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。