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
; W3 U  ^/ ~# @0 u# W# h二：CVD沉积原理及特点
. }8 L3 G1 @( J  R4 F  K2 Y三：CVD沉积膜及其应用
5 \! ~, Q) {9 Q* K' O四：CVD方法及设备
" @2 h3 O, E+ w五：薄膜技术的发展
$ j, s( b6 a6 c# @+ p/ `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。
/ E7 a* n+ }  h: g, P沉积：
1 Y; w, T; v5 H  y6 w+ y, t成长：
9 {: c4 U2 ^- \1 y( e! ?  _8 h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

7 I  S3 m% ~, ]
( y+ ]. t, {( q9 r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。
. d, Y$ o  z: }& x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）
$ G, ^( l6 R: J, h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：
8 Y' ]) i) G& f- i反应物分子通过输运和扩散到衬底表面。
" o2 ^$ I, g. J7 W$ @& W" O反应物分子吸附在衬底表面。
  @5 o0 h, d/ ^# i2 E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
( U: r9 `/ z8 z1 R  S/ [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
C：CVD工艺特点：
3 J' D2 H* ^& c- d
: n+ ^) H# |  _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）
2 R( Q, Z& Q3 W- ^（4）淀积膜结构完整、致密，与衬底粘附性好。
! A" N6 E) ]: M( v( X# K& o（5）极佳的覆盖能力
1 R1 f9 r9 i) |1 Z: D. j二：CVD沉积原理及特点
1 E2 \6 I1 p/ R" pD：薄膜的参数
" [+ z* o" w* f5 j厚度
: s/ z: w- H: u$ J% M7 Y& M6 v均匀性/台阶覆盖性（画图说明）
/ `7 j; R) A3 I( [: ]" J& I表面平整度/粗糙度
自由应力
洁净度
/ M6 F7 |8 x+ u7 t完整性
$ u9 C1 R: [* Z% J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
, G# K7 g( Q) x, e) \2 n
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。
) {$ }8 y' V8 ^# ^0 k( N一：外延（EPI）
指在单晶衬底上生长一层新的单晶的技术。
) w6 k$ F, C0 |8 F( U5 e同质：
: ]6 w% h& b# ?; t7 V% y异质：
SICL4+2H2=SI+4HCL
7 u3 `% d9 A) G$ L; q; j. d3 e过程非常复杂，不易控制。
% `7 ^* @% _' M: N实例：50000
; \4 W" l3 ^4 v! Q- L" H. W* d三：CVD沉积膜及其应用
反应式及应用（见下表）
举例说明
( u: Q& Q8 R1 D, D补充：1：BPSG（参杂的二氧化硅）
3 A9 g3 O5 N7 b8 H- b6 e, r6 Q作用：1，2，3
7 i/ s  l( a6 j反应式：SIH4+2N2O=SIO2+H2+2N2
PH3+N2O=
' R. h$ {! C7 R+ b6 wB2H6+N2O=
3 Y6 _% K9 r. R% E2 Y7 Z2：SN：LOCOS技术，FOX
+ `$ |% H# p1 {; a1 D9 B  gSIH2CL2+NH3=
4 ^1 l4 Y4 v; r( l& u钝化：SN对碱金属和水气极强的扩散阻挡能力


3 ：关于TEOS
! l+ {" X$ H, u' XTEOS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
- E  {6 z$ S8 B缺点：颗粒度
( m. K/ l4 ?4 Q5 v0 h% v9 A与TEOS相对应，BPSG可用TMB，TMPO来沉积。
  f) E' f/ X& H& ^% R% oSI（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？


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。
8 j/ p, `. C$ ~* L+ ?# D, e2 KAPCVD（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
9 G! w1 ]; D$ n; \$ ]+ H% W- \1：LPCVD
) u: c* [2 d4 [% \  p结构(画图）
. }) y- `* v$ k% T+ ?" K工作原理及压力
2：PECVD
工作原理：能够低温反应的原因
. a+ g% U$ T* J! {! P$ G结构

3：LPCVD和PECVD沉积膜差别
; [+ L  C0 H3 p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）。
" S: |, g9 F  ^0 F  }  N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？
6 `( q6 h# H/ w' @" T5 o; ~) T, Y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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0 ]+ d7 W0 m; N" r五：薄膜技术的发展和应用
7 c9 s* X1 Z" G! \8 e/ G/ R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。
3 h0 H5 C9 m# p4 B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。