CVD薄膜工艺技术交流

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CVD薄膜工艺技术交流 。

CVD部分
- n7 T$ x' i8 w( E一：概述
二：CVD沉积原理及特点
三：CVD沉积膜及其应用
$ b+ ?/ G, [# D2 f2 ]四：CVD方法及设备
" w6 T$ s, b7 ?五：薄膜技术的发展
$ Z# ~$ ?; k0 @+ g4 Y一：概述
# T" F4 \2 a- z3 n  }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。
" r" j& t5 I' B% L沉积：
' R! x( ^0 ?$ S4 s4 S, V, I  }) G7 f成长：
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


6 ^" e" C# b3 D- i2 D# l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
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
2 n3 r% }. {" A9 c) Q/ rB：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：
( J" `$ X0 u" p' s, F0 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。
. ]# A, B) ^/ A, c7 [  [. X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
9 x& u/ R2 s! O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：
& c4 r0 o+ |8 h' {0 s
. T9 s* }; X: A: X1）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）
' x6 K3 F, Y% d7 S& A5 y0 v; e7 `（4）淀积膜结构完整、致密，与衬底粘附性好。
# ^! q& i' b2 v（5）极佳的覆盖能力
二：CVD沉积原理及特点
' e( h' T" A! X9 \  _$ d! [( KD：薄膜的参数
# `$ K2 H4 D& I4 O6 `$ R厚度
均匀性/台阶覆盖性（画图说明）
( [) T$ T& P. K表面平整度/粗糙度
2 u3 k& u4 i. B5 Z自由应力
洁净度
5 m& n, p9 |  j1 E4 Z1 ~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
$ M6 F* T& e1 s; ^
三：CVD沉积膜及其应用
# R' B" j' n- T3 {" C9 ^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。
' n4 f9 k3 ?0 c一：外延（EPI）
指在单晶衬底上生长一层新的单晶的技术。
同质：
5 z$ ]: q; e; E; O7 O! e6 t异质：
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）
1 n, @0 L& ]. J5 b& B2 v举例说明
  L/ O1 N" Z' a' J补充：1：BPSG（参杂的二氧化硅）
' v/ U2 ~  s( G' {- B作用：1，2，3
) a( @) c1 R3 G0 l( [反应式：SIH4+2N2O=SIO2+H2+2N2
PH3+N2O=
6 t  _# j9 ^( `$ f- RB2H6+N2O=
2：SN：LOCOS技术，FOX
. c2 d+ }* N- J. @! P- fSIH2CL2+NH3=
钝化：SN对碱金属和水气极强的扩散阻挡能力

# }, f9 z# k7 t
3 ：关于TEOS
6 b* {3 c8 @9 ^# I( T4 ^0 w7 oTEOS结构：
0 R# h) ]% }  H  G9 Q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
7 C1 Y* D( V9 m9 [! w缺点：颗粒度
与TEOS相对应，BPSG可用TMB，TMPO来沉积。
: _( I3 ?6 ~3 l5 I; LSI（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？
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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。
  v* v* a7 Y& x: RAPCVD（工作特点，缺点？）
$ g- I1 D  O( d' f4 QLPCVD（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
1：LPCVD
结构(画图）
工作原理及压力
6 F5 f0 \& ]$ q: q2：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
& l! Y0 Z2 m2 W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）。
, y% |: {' T% E2 X! [, M对于介电材料膜区别：
7 `' d7 u, N7 A! E$ C' vSIO2：主要是台阶覆盖性区别（IMD）。
SN：
/ ]. Z; s$ p! k, Y; @  d( eLPCVD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？
& R0 E% K  m* L' N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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五：薄膜技术的发展和应用
% `! {) w  [' x) r% B( ^2 W/ x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。
% L9 V* G" Q5 m7 _! m$ i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。