CVD薄膜工艺技术交流

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CVD薄膜工艺技术交流 。
0 A+ \* Y( ^- E. x0 [+ @
3 A( }. R+ t7 e8 q7 Q# g. FCVD部分
; p! m, P2 U. T, h9 [4 \* O一：概述
( G1 M3 j9 L- R) a' @2 x: j二：CVD沉积原理及特点
% ?) `: l4 I+ [) x+ Q# ^1 ^- l三：CVD沉积膜及其应用
7 ]+ D! w" J4 H! n. K* K9 n+ f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。
1 V8 A! {8 q) q) d8 `沉积：
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 g( b2 h. M0 G; d- M% B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。
: ~5 E# D8 A8 y) A+ o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
+ g) t7 G, H6 n9 hB：沉积原理：（误区? ）（画图）
) [, Q! S5 p$ i4 w# f8 h* h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。
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。
二：CVD沉积原理及特点
. k; s! X2 k9 K- j) T. D8 k9 NC：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。
（5）极佳的覆盖能力
! g) @# ~1 W- [% U3 H9 P二：CVD沉积原理及特点
D：薄膜的参数
7 k  @0 E3 [  @0 {& r厚度
/ Z6 D! L) ^2 I1 Y) M4 x均匀性/台阶覆盖性（画图说明）
0 c7 z6 T, e% S7 ~! D表面平整度/粗糙度
- r' p$ x, c: A$ T自由应力
洁净度
1 t3 K1 z, r2 c# T; H9 j完整性
  G# B& K  t: }& E7 @. e$ V; ]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）
- @* O$ H, {- l1 u. R& E指在单晶衬底上生长一层新的单晶的技术。
同质：
异质：
) O$ X: w. J0 V/ V0 T! l, OSICL4+2H2=SI+4HCL
& X+ `) J% C, l  N# \过程非常复杂，不易控制。
8 p- d/ ]4 u. x6 K: i" R实例：50000
三：CVD沉积膜及其应用
反应式及应用（见下表）
# \! B8 C4 m& q, P举例说明
补充：1：BPSG（参杂的二氧化硅）
; K2 U0 E, l* [$ Y' f( W- D7 t作用：1，2，3
( B& {8 F/ r* U( Z1 ~  |反应式：SIH4+2N2O=SIO2+H2+2N2
PH3+N2O=
B2H6+N2O=
2 r/ D' p/ d+ Z1 n) k2 B1 ?2：SN：LOCOS技术，FOX
SIH2CL2+NH3=
+ D, J% f1 e& F9 O1 q, [钝化：SN对碱金属和水气极强的扩散阻挡能力
3 ^1 s0 c* s. C$ {* j
9 j6 b; X& I2 A( t& L& Z" |6 w4 w' \
! {2 h* |6 Z* `# m2 ^7 T7 J' @3 ：关于TEOS
) h5 W' k6 ?: {  v' K7 Y' x; G9 cTEOS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
' D$ v# Y. V8 e* c" Q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。
! t% C# J0 [$ i8 n8 u! x4：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？
) |1 W) V3 B# m( _% k4 j

) w& T4 ~0 i: [) E/ A; d四：CVD方法及设备
8 T; T+ P8 D, l" \, f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。
4 h) }8 [6 g0 z, |" p+ U1 CAPCVD（工作特点，缺点？）
; f! ?( n$ Q) q; V& n+ p9 ALPCVD（比较普遍的原因）
PECVD（占CVD主流的原因：低压和低温）
/ Q0 ?0 }- h7 V' Z1 b下面主要介绍LPCVD和PECVD
0 `8 ~/ i) s* w3 \; y& q1：LPCVD
结构(画图）
; Y4 ^2 U3 o1 J1 [- S9 n1 Z$ t! a工作原理及压力
2：PECVD
工作原理：能够低温反应的原因
$ m% u) l) C2 z; p结构

: P' Q+ W+ g  M$ c# T1 D3：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）。
/ u, M) B4 ^; @; J4 W& d: g7 ?对于介电材料膜区别：
SIO2：主要是台阶覆盖性区别（IMD）。
: {1 T% p7 W( v8 C+ kSN：
6 p4 V+ [+ M0 Y5 O3 ULPCVD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
' [: b# k$ f$ ~$ ~0 V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。
' ^' C+ |- }7 I* 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。

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