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
一：概述
/ J; A  B# i+ O7 |8 K二：CVD沉积原理及特点
三：CVD沉积膜及其应用
# n# G1 }% G1 c$ S9 o1 g5 i( z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：
- G, H: ^3 H1 h. O% f0 @3 d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

. J0 m- P. ?- Y. ~! [
) e/ v) ^$ [4 M# j$ ~1 {- q; ?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。
0 Z/ I- B- I- o' P, I5 O7 t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
0 m, j% [" @' U, H1 v  k# ^3 i  EB：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：
/ q  V; T& p% J0 l0 k3 d反应物分子通过输运和扩散到衬底表面。
! v. n& v+ A/ c( g" u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。
. o/ h6 U+ R! i0 l4 R5 q二：CVD沉积原理及特点
. I9 H+ J2 _# J4 F4 n0 XC：CVD工艺特点：
% C1 T7 R, y' x( M# a# v0 e
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。
6 b1 h4 Y+ D4 Y, F- t（5）极佳的覆盖能力
8 i  p, E) T" M3 i  V/ o: c0 W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
自由应力
( O6 I. X& y/ \8 v9 G1 e洁净度
# V: L# l0 e; j  ~. ^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
. K; ?5 a, Q& i$ c
" `" A. Q, g- m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。
" O4 G. N3 V- m6 W3 `一：外延（EPI）
% r, ]3 o1 C$ H指在单晶衬底上生长一层新的单晶的技术。
5 Z9 r1 i5 J6 K  d同质：
, g( j* J0 [" a, @! F异质：
# l. ~" i0 N4 \. h! `' bSICL4+2H2=SI+4HCL
过程非常复杂，不易控制。
实例：50000
三：CVD沉积膜及其应用
& c" m: h: Q! L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
8 Q, u! m8 f/ Y9 c4 S* }) h反应式：SIH4+2N2O=SIO2+H2+2N2
; {4 D+ ~, s. q4 TPH3+N2O=
B2H6+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
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1 H2 x+ b$ e7 c7 {. }9 v3 ：关于TEOS
: \& B& V* e1 ~. Q* S) E4 ?TEOS结构：
+ Z- [( U! N" U8 i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
2 m* R# s" ]! _  n. P& e" `; U+ O1 O与TEOS相对应，BPSG可用TMB，TMPO来沉积。
2 g3 r8 p* V' c  @/ y; {6 K0 jSI（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
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 u8 I- ]& a* QAPCVD（工作特点，缺点？）
8 h. a: _+ k  x! L5 g. G1 mLPCVD（比较普遍的原因）
PECVD（占CVD主流的原因：低压和低温）
- L9 e# C$ ?+ N0 l& p# Q下面主要介绍LPCVD和PECVD
$ ~1 I5 [; w! k4 ?+ f$ _& u1：LPCVD
7 |8 ?( B( k( y  p; S6 U结构(画图）
0 o* J$ b- H# d  ^- r# E工作原理及压力
2：PECVD
工作原理：能够低温反应的原因
3 C& C' \. i) L/ z结构
3 g  `3 a; L9 q, h/ i
0 k2 x/ k; A& n7 q7 _! Q3：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）。
. O6 ^9 [: B! s6 m4 E( I对于介电材料膜区别：
SIO2：主要是台阶覆盖性区别（IMD）。
SN：
% H( v, ], o8 jLPCVD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？
0 F/ \3 m% t, [5 a) p( V3 |. H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。


五：薄膜技术的发展和应用
. I: V& S. ], ~: ?4 A+ j" j6 ?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。
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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