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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! D4 v% H# R! j* e0 UCVD部分
# l+ Q( _& T4 a( X一：概述
+ Z7 K. I- ?: [; `二：CVD沉积原理及特点
三：CVD沉积膜及其应用
四：CVD方法及设备
五：薄膜技术的发展
一：概述
. h7 |2 G& [) t& H0 i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：
1 S9 Q- V4 q- [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


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。
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
4 W/ `+ ^/ s) W( ]# |7 ^7 p$ aB：沉积原理：（误区? ）（画图）
: F- B, b0 ]# D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：
反应物分子通过输运和扩散到衬底表面。
2 q# F/ o  d8 @1 b+ B* L2 h- S, z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。
' ^- E3 ?% S% J' Q6 E% y二：CVD沉积原理及特点
8 ~7 ]; _/ P7 D6 U- DC：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）
. d5 l6 x. Z& h1 Z9 G; A（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
1 ^3 ?5 o% ^3 e6 M; l2 A2 |二：CVD沉积原理及特点
, T+ U$ Z( {* C3 MD：薄膜的参数
厚度
$ ?- o) V" Q% D. c1 a均匀性/台阶覆盖性（画图说明）
# J$ r' U# A% l9 M+ [5 \; O表面平整度/粗糙度
自由应力
6 P6 u; Q# Y3 }( Q洁净度
7 l7 B& C, c1 `) o完整性
% P; r+ P* y! S$ e5 P4 X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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+ o4 }; I# R; d) v  K三：CVD沉积膜及其应用
  ], n. x- W2 k3 F$ @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）
指在单晶衬底上生长一层新的单晶的技术。
同质：
- {) {0 `$ p$ @- n异质：
SICL4+2H2=SI+4HCL
, a/ f' L1 a- b6 H# X+ ^过程非常复杂，不易控制。
. f: r7 f( |. a/ t实例：50000
三：CVD沉积膜及其应用
反应式及应用（见下表）
' l  V" S+ d8 N  S& V举例说明
补充：1：BPSG（参杂的二氧化硅）
7 k* I/ A& o: h$ v" z, a! a' ~作用：1，2，3
2 R* |: ~/ \  }8 t. Y1 n: U6 ~9 h反应式：SIH4+2N2O=SIO2+H2+2N2
PH3+N2O=
  M) N7 L2 l9 m, m) Q$ I- K/ qB2H6+N2O=
2：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


. E' T6 {+ x% ^5 x2 Y3 ：关于TEOS
TEOS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
缺点：颗粒度
与TEOS相对应，BPSG可用TMB，TMPO来沉积。
7 h) h9 n7 J! n6 n5 wSI（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？
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四：CVD方法及设备
. J# p4 M. A( i  _) w4 y/ h' k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？）
LPCVD（比较普遍的原因）
PECVD（占CVD主流的原因：低压和低温）
; n8 a" l  g2 Y下面主要介绍LPCVD和PECVD
( h! Y! i0 C, v1 w. k1：LPCVD
& O' d! s! H6 q, x结构(画图）
工作原理及压力
$ m5 |$ B( ~6 Z! H  _6 z2：PECVD
工作原理：能够低温反应的原因
结构
0 p& u. c, Z% _" h% }
4 {) N  N4 V5 v0 x4 U# ?# D3：LPCVD和PECVD沉积膜差别
+ c% \; {. ^# Q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）。
8 D5 [0 m: Q6 {' ~& K4 }; x( }对于介电材料膜区别：
* u0 Y& c6 f& c4 A  A" y8 w9 OSIO2：主要是台阶覆盖性区别（IMD）。
SN：
! U; g+ O' z) pLPCVD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？
% w. n1 e; i$ r# }0 ]4 D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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2 K, z0 z; A/ V. ^/ r; i五：薄膜技术的发展和应用
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。
* a" ^' e: }- R! ^9 y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。