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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0 ^2 M7 ^- c  R* ]! O+ mCVD部分
一：概述
: ~: L+ d3 m9 Y3 r二：CVD沉积原理及特点
三：CVD沉积膜及其应用
; o8 r7 q+ [! W1 F7 s; e四：CVD方法及设备
五：薄膜技术的发展
2 S' B  K- Q# O, S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。
9 `7 A, F7 l2 W5 R8 X" x: S沉积：
/ K* T& G; O/ z1 A5 f- n6 i成长：
  v5 ]5 m1 d# X! S" b. d/ z: m- z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
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+ O) C/ f9 ?2 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。
二：CVD沉积原理及特点
+ V- H, p$ ^: [( ]: s# x. nA：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
B：沉积原理：（误区? ）（画图）
$ {. `; B0 M5 Y* G$ E. W' D% 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：
; h5 z6 a* y1 Y5 V9 e) f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。
  @( d9 C5 S; y5 r2 o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。
. m% ^/ D- e$ C二：CVD沉积原理及特点
* X, G2 h: c) cC：CVD工艺特点：

  w, @  L  O! {8 n) M: Y1）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 F; X: a4 ]" j# P' y$ e（5）极佳的覆盖能力
, Z' z$ A( m3 j. s二：CVD沉积原理及特点
D：薄膜的参数
厚度
/ B% D' E' n/ G均匀性/台阶覆盖性（画图说明）
2 b7 ]- O; d% a% S! M8 |; ?表面平整度/粗糙度
自由应力
7 [6 @3 y& Z$ O. |( f洁净度
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

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）
: P# D# h) K; f8 K# g) b指在单晶衬底上生长一层新的单晶的技术。
0 {7 r, ?, S) a6 i% i同质：
异质：
SICL4+2H2=SI+4HCL
8 @3 T4 ~8 E9 D$ x$ T& G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）
! p# R& x, ]1 f7 e7 n9 r; Y9 E举例说明
- ?" o4 Y+ ?3 A( b5 ?: ]# B补充：1：BPSG（参杂的二氧化硅）
9 u+ j8 ?( N' x; R2 O作用：1，2，3
反应式：SIH4+2N2O=SIO2+H2+2N2
8 D0 {$ D$ a$ a3 ^& B* sPH3+N2O=
" N9 e$ K" e4 q2 D; jB2H6+N2O=
# c+ y+ R( Q! \8 l" Y* x$ [# F+ _! M2：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
* K% k# m2 O& U% j) N

( B0 l5 m9 q% e! _3 Q. \3 ：关于TEOS
TEOS结构：
4 \6 ?; t0 G6 G5 w. |7 }3 r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
6 _& I! K: k# R# S3 ?缺点：颗粒度
' r% n. t6 `% R4 g与TEOS相对应，BPSG可用TMB，TMPO来沉积。
SI（OC2H5）4，B（OC2H5）3，PO（OCH3）3
# Z! q0 O3 }3 m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？
# m# {* K8 P! |+ }' `% b" U
: O" l; ?( d) }8 z
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。
APCVD（工作特点，缺点？）
8 q$ y7 L6 Q: [/ i7 N* k3 LLPCVD（比较普遍的原因）
8 m+ o( g- g/ d4 b" PPECVD（占CVD主流的原因：低压和低温）
下面主要介绍LPCVD和PECVD
- e& M; a& Y- i+ _; X1：LPCVD
$ ]' z$ Z5 i! |) B结构(画图）
工作原理及压力
2：PECVD
工作原理：能够低温反应的原因
结构
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( S8 O# x3 y  C4 R# w3：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）。
对于介电材料膜区别：
SIO2：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。
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" f% Z/ W4 n$ Q9 n+ ?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。
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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