CVD薄膜工艺技术交流

opbpspyzsa

CVD薄膜工艺技术交流 。

% j3 ^+ H# `$ u9 xCVD部分
# U  e; \) o* T) u一：概述
: J( N; ~+ z: I" R% K4 W0 e' U$ o: b二：CVD沉积原理及特点
三：CVD沉积膜及其应用
8 G/ o! R2 A7 H四：CVD方法及设备
五：薄膜技术的发展
一：概述
2 J4 k5 J/ u7 |- C9 l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：
3 U  H- m# ?' }$ f% m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
; L( o* ~3 H% ^! g  X
, z3 p8 A& u& R0 s% j8 Z
+ F7 F! @: M+ j4 f9 x* }6 F( j. `# J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。
- f5 A: B) h/ g0 l& D- |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
- s. C1 s7 z/ e& ~3 {( H1 T# p- oB：沉积原理：（误区? ）（画图）
6 Q; C. Z, Z+ w6 P: c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。
; W9 [6 S5 l/ I反应物分子吸附在衬底表面。
1 ~. k# S0 r+ _& r$ e; l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
+ N; ?3 l  V8 z* ]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
* g( k; D) E; B8 n: TC：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。
' `2 c/ F) o/ Y, X* s$ B" X/ ~（5）极佳的覆盖能力
二：CVD沉积原理及特点
: `4 S) v' i; a9 c4 TD：薄膜的参数
0 x& _8 h! o( V; @( B厚度
" ~5 P8 s6 h, T/ g' _6 K均匀性/台阶覆盖性（画图说明）
  ?- y2 e8 m) g  T& l表面平整度/粗糙度
  z! n7 y' U6 {( t0 g* D' p0 A9 S( X自由应力
( [% U# w: X) Y' g洁净度
, l* W2 O- S7 ^, T  m4 B3 u3 ?7 Y- x完整性
1 x2 h- ?% p4 D! {6 o+ y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
9 q7 A* D# u  J+ _9 q
三：CVD沉积膜及其应用
/ I' h6 Y& n9 K+ M* ^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）
! u* p: B7 y- h! F5 N指在单晶衬底上生长一层新的单晶的技术。
- ^% z( k' z& a& ~: X" d- g同质：
/ m5 O8 N9 ~8 f异质：
- _# O- A1 W7 Q: [SICL4+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
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
* }9 @% B3 `4 O8 F+ e  r0 l3 u" qPH3+N2O=
# M3 N& Y) U7 Y+ n: k4 j# |" hB2H6+N2O=
2：SN：LOCOS技术，FOX
$ k, F+ g; T( kSIH2CL2+NH3=
" y3 _3 @# E) Z  K钝化：SN对碱金属和水气极强的扩散阻挡能力


3 ：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
' Y, }& E8 m# I6 b) o  O0 W  F缺点：颗粒度
) O4 z% x' N( N  U" s与TEOS相对应，BPSG可用TMB，TMPO来沉积。
! ^3 q! ~' Z0 ]0 Y1 V- GSI（OC2H5）4，B（OC2H5）3，PO（OCH3）3
* V+ e& \: T( \1 J  W+ D代替了由剧毒的B2H6和PH3。
4：Tungsten plug（画图）
+ {" C7 a$ h8 \* E5 w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 a3 w. e% _) w0 ]- f
1 Z* a8 A7 N% T
四：CVD方法及设备
0 ^# c& [! U* }. }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）
4 _( h& \+ _5 K# L+ M" o; y1 v, y" {7 \PECVD（占CVD主流的原因：低压和低温）
) s8 `' h& Y( r- E) e下面主要介绍LPCVD和PECVD
! t, S4 [* H  N3 }1：LPCVD
) A3 O# j7 Q2 p. s( d结构(画图）
$ I  U+ r6 p7 ~( {# V工作原理及压力
2：PECVD
工作原理：能够低温反应的原因
结构

( W- f9 x# z( P% S% R& O2 z3：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）。
; ~, a5 E( X, _对于介电材料膜区别：
4 `1 D; ^% }  h- U7 r3 kSIO2：主要是台阶覆盖性区别（IMD）。
SN：
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。

1 M! @& p, d% Y) S/ Z' \  E6 Z# a
五：薄膜技术的发展和应用
1 ]$ _9 P6 h8 ~/ I+ n) z, Z: O2 a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。

accost