CVD薄膜工艺技术交流

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CVD薄膜工艺技术交流 。

+ E0 M9 b- z# S8 e6 z. SCVD部分
一：概述
二：CVD沉积原理及特点
三：CVD沉积膜及其应用
四：CVD方法及设备
5 |% S7 o! ?- u  E五：薄膜技术的发展
9 s3 u' q: I, s6 Y1 }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：
成长：
, b5 D, r3 W' ~" D2 g3 P  J% X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
% q& Z' {6 t3 D" S: 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。
# P- @1 J- T: k2 Q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
B：沉积原理：（误区? ）（画图）
& N. u5 L) z  j0 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：
/ G, A0 a  v/ T# k) ?反应物分子通过输运和扩散到衬底表面。
& E) \: B( x- q+ U- f: o8 e# L* g  S- W反应物分子吸附在衬底表面。
( S8 e( m" c4 v$ Y. e5 I( P5 }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。
6 ~8 b+ c$ u* P$ [. V- N! }, Y二：CVD沉积原理及特点
C：CVD工艺特点：

. j$ p' x- |9 j0 u4 L1）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）
, e. O5 x7 A8 O（4）淀积膜结构完整、致密，与衬底粘附性好。
2 w" ]' G1 ~5 R0 M（5）极佳的覆盖能力
二：CVD沉积原理及特点
9 B) h6 u" \0 R" {( k% CD：薄膜的参数
厚度
" b4 Z7 [( \, w: d$ N2 k3 ]均匀性/台阶覆盖性（画图说明）
, i) {: O. F/ d) z, \! o表面平整度/粗糙度
" Z( }! [1 w6 @自由应力
洁净度
完整性
4 V: \4 K4 a( C" e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
: X4 W+ V& e4 [
. E" W4 f/ k# [) `+ m# R- K9 K三：CVD沉积膜及其应用
  o, H; }+ B1 j8 C5 A% |& G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）
指在单晶衬底上生长一层新的单晶的技术。
) n7 Q- ~/ Y4 h4 q同质：
( G- x1 C* }, u1 ^6 ^$ g" _' q  ?6 f异质：
* u! T: L+ J) u7 A0 t. G8 T) }5 VSICL4+2H2=SI+4HCL
, v  e0 k; z5 O$ C4 T& Z, ^过程非常复杂，不易控制。
( D" y% ]) A8 ]* L实例：50000
7 b& j6 A# U% r+ M+ E. A: C三：CVD沉积膜及其应用
9 }0 V/ T8 F9 J3 s- f2 C0 C" w反应式及应用（见下表）
举例说明
- V. \# t& Z) H6 d$ \/ m补充：1：BPSG（参杂的二氧化硅）
1 ]7 @0 B  V5 g8 \作用：1，2，3
1 C% K- Z0 r0 l0 |' q( z反应式：SIH4+2N2O=SIO2+H2+2N2
PH3+N2O=
" @1 I; ^' f, z) S/ \# oB2H6+N2O=
2：SN：LOCOS技术，FOX
9 H+ H/ a, ?  e4 dSIH2CL2+NH3=
钝化：SN对碱金属和水气极强的扩散阻挡能力
% O2 Z0 `, D  ?& H

3 ：关于TEOS
5 Z6 s1 u: i& _! p$ ?5 |9 B" ATEOS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
' a1 F+ k; {, Q2 ^) v: z缺点：颗粒度
与TEOS相对应，BPSG可用TMB，TMPO来沉积。
SI（OC2H5）4，B（OC2H5）3，PO（OCH3）3
' m, J$ w/ Q) t3 U代替了由剧毒的B2H6和PH3。
, r: o$ u2 P& l; N# ^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？
; c( v; K# }! B( @9 d
9 {/ i6 S& O  p
四：CVD方法及设备
. o/ q8 q: j- T# o( L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。
9 ^7 K+ S3 C3 D. T- F7 ~5 fAPCVD（工作特点，缺点？）
LPCVD（比较普遍的原因）
PECVD（占CVD主流的原因：低压和低温）
下面主要介绍LPCVD和PECVD
# ]/ [# o- n! ?- o% {, e# z* n1：LPCVD
结构(画图）
工作原理及压力
2：PECVD
! ?5 K+ v! w& g8 k( `工作原理：能够低温反应的原因
  R- Z+ ^9 _# C6 P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）。
( f! g& A. I7 s1 C对于介电材料膜区别：
8 \" K9 s) o; V! _& i* ~SIO2：主要是台阶覆盖性区别（IMD）。
7 H- q' g: y3 E$ HSN：
" {3 ]' O0 ^! _% 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？
( t/ W. `6 ]. b1 l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。
9 ^* I* l! d0 B0 {4 D( a, B

: P: S5 o4 H* o$ c+ P( N五：薄膜技术的发展和应用
: a$ Z: C. |+ b. o, S$ `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。
4 h' s, J+ E: Q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。