CVD薄膜工艺技术交流

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CVD薄膜工艺技术交流 ,转载自一个ppt文件。
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+ s4 t: ?5 A7 o; TCVD部分
4 G( X4 z! n/ R一：概述
二：CVD沉积原理及特点
- C& ^! i% x" ~  A" Y# t% V三：CVD沉积膜及其应用
$ w7 c' u4 c+ Q0 ]. X7 Q四：CVD方法及设备
9 S- |% r7 e8 r& e4 k五：薄膜技术的发展
一：概述
+ o+ t' D: L$ q) o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：
1 E/ z" }2 t1 C! r2 B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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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。
9 t8 g. _0 Y, ]2 U1 o二：CVD沉积原理及特点
8 h; x" L" W+ W! }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
8 g7 U" J/ |! x" t# M7 P5 \6 AB：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：
" N4 F8 H6 x/ t& s. M& n' T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
2 G7 D. [+ Y# G$ j8 n晶核生长-----晶粒聚结----缝道填补-----沉积膜成长。
1 O) \; T2 l* \  M; @9 @$ M二：CVD沉积原理及特点
3 l, `$ R* w5 eC：CVD工艺特点：
; y0 D+ H- l% m; K1）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）
! Z# u7 T5 K" F- Y5 l* v（4）淀积膜结构完整、致密，与衬底粘附性好。
$ u8 L2 |4 b' c" E, k$ z9 t（5）极佳的覆盖能力
二：CVD沉积原理及特点
' l- w0 Z; p# M/ `* W' gD：薄膜的参数
厚度
& d5 j& D' d1 M  E- x均匀性/台阶覆盖性（画图说明）
表面平整度/粗糙度
自由应力
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
# G2 O- w" G! x9 ]/ o+ B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。
3 ]9 I/ R) H+ @- O9 d一：外延（EPI）
: ^8 _, O- `$ X' A指在单晶衬底上生长一层新的单晶的技术。
同质：
异质：
SICL4+2H2=SI+4HCL
过程非常复杂，不易控制。
" Q* h2 o/ P& j2 L( U实例：50000
三：CVD沉积膜及其应用
反应式及应用（见下表）
! `+ p1 [( I% m+ F2 |举例说明
补充：1：BPSG（参杂的二氧化硅）
作用：1，2，3
6 q7 A% m8 j  p  h. q4 t4 G反应式：SIH4+2N2O=SIO2+H2+2N2
( ]4 K: Y$ s. \! D- i; VPH3+N2O=
- z. N# E. E! I# `B2H6+N2O=
2：SN：LOCOS技术，FOX
SIH2CL2+NH3=
4 ~9 ?1 ]% n1 ^4 _钝化：SN对碱金属和水气极强的扩散阻挡能力

3 ：关于TEOS
3 D* _/ y) v" ^TEOS结构：
( a# ?, |* N4 Q3 s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
2 b  A# d. q$ K; d+ c7 ?2 B! J3 j缺点：颗粒度
+ A1 M$ W9 @( `与TEOS相对应，BPSG可用TMB，TMPO来沉积。
& G% A0 F- n+ g" _' KSI（OC2H5）4，B（OC2H5）3，PO（OCH3）3
. R& H- r& d8 h% ~2 a代替了由剧毒的B2H6和PH3。
# X1 [3 Y) K/ U* P4：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？

( V3 {! B0 T0 K/ S4 q  b  T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。
7 D/ s% Q4 `$ K/ l9 S8 XAPCVD（工作特点，缺点？）
( O2 j8 `, d7 ^5 `LPCVD（比较普遍的原因）
. R! l4 K6 Z5 U( LPECVD（占CVD主流的原因：低压和低温）
' k  M! Z. P" N+ e2 l下面主要介绍LPCVD和PECVD
1：LPCVD
结构(画图）
工作原理及压力
* F" J. ?! |+ ?  Z2：PECVD
工作原理：能够低温反应的原因
结构
3：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）。
4 X" D8 L/ e5 z4 @, C2 a$ ?9 dSN：
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？
/ B: d  n2 G  E) e* E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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% m9 {7 E& a* T. \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。