第六章_薄膜气相淀积工艺

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1、1化学气相淀积工艺23半导体薄膜：Si，GaAs介质薄膜:SiO2,BPSG,Si3N4,金属薄膜:Al,Cu在集成电路制备中，许多材料由淀积工艺形成4SiliconsubstrateOxide宽长厚与衬底相比薄膜非常薄Figure11.4薄膜是指一种在衬底上生长的薄固体物质。如果一种固体物质具有三维尺寸，那么薄膜是指一维尺寸远远小于两外两维上的尺寸。5对薄膜的要求Desiredcomposition,lowcontaminates,goodelectricalandmechanicalproperties.组分正确，沾污少，电和机械性能好Uniformt

2、hicknessacrosswafer,andwafer-to-wafer.每一硅片和硅片之间均匀性好3.Goodstepcoverage(“conformalcoverage”).台阶覆盖性好4.Goodfillingofspaces.填充性好5.Planarizedfilms.平整性好6StepCoverageIssues:7FillingIssues:8Examplesorproblemsinactualstructures.a)stepcoverageinsputterdepositionofAl.b).voidsinCVDoxide9可以用深宽比

3、来描述一个小间隙（如槽或孔）深宽比定义为间隙的深度和宽度的比值高深宽比间隙难淀积均匀厚度的膜。随着集成电路特征尺寸的不断减小，对于高深宽比间隙的均匀、无空洞的填充淀积工艺显得至关重要。10TwomaintypesofdepositionmethodshavebeendevelopedandareusedinCMOStechnology:两种主要的淀积方式•ChemicalVaporDeposition(CVD)-APCVD,LPCVD,PECVD,HDPCVD•PhysicalVaporDeposition(PVD)-evaporation,sputter

4、deposition化学气相淀积物理气相淀积区别在于：反应物的来源是否经过化学变化。1112化学气相沉积是利用气态化合物或化合物的混合物在基体受热面上发生化学反应，从而在基体表面上生成不挥发的涂层。化学气相沉积(CVD)3个要点：1.产生化学变化；2.膜中所有的材料物质都源于外部的源；化学气相淀积工艺中的反应物必须以气相形式参加反应。13CVD工艺优点（1）CVD成膜温度远低于体材料的熔点。因此减轻了衬底片的热形变，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、配比范围大；（3）淀积速率一般高于PVD（物理气相淀积，如蒸发、溅射等），效率高

5、；厚度范围广，由几百埃至数毫米，可以实现厚膜淀积，且能大量生产；（4）淀积膜结构完整、致密，良好的台阶覆盖能力，且与衬底粘附性好。（5）CVD方法几乎可以淀积集成电路工艺中所需要的各种薄膜，例如掺杂或不掺杂的SiO2、多晶硅、非晶硅、氮化硅、金属(钨、钼)等缺点是淀积过程容易对薄膜表面形成污染、对环境的污染等14CVD过程15(1)常压化学气相淀积（APCVD）；(2)低压化学气相淀积（LPCVD）；(3)等离子体辅助CVD等离子体增强化学气相淀积（PECVD）高密度等离子体化学气相淀积（HDPCVD）另外还有次常压化学气相淀积SAPCVD（subatmo

6、spherepressureCVD）等。常用的CVD技术有：161.常压化学气相淀积(NPCVDNormalPressureCVD)(APCVDAtmospherePressure)常压化学气相淀积(APCVD/NPCVD)是指在大气压下进行的一种化学气相淀积的方法，这是化学气相淀积最初所采用的方法。17APCVD系统示意图418APCVD的缺点：1.硅片水平放置，量产受限，易污染。2.反应速度受多种因素影响，反应室尺寸、气体流速、硅片位置等都会影响速度。3．均匀性不太好，所以APCVD一般用在厚的介质淀积。APCVD系统的优点:具有高沉积速率，可达60

7、00～10000埃/min通常在集成电路制程中。APCVD只应用于生长保护钝化层。192.低压化学汽相淀积(LPCVD)随着半导体工艺特征尺寸的减小，对薄膜的均匀性要求及膜厚的误差要求不断提高，出现了低压化学气相淀积(LPCVD)。低压化学气相淀积是指系统工作在较低的压强下(一般在100Pa以下)的一种化学气相淀积的方法。LPCVD技术不仅用于制备硅外延层，还广泛用于各种无定形钝化膜及多晶硅薄膜的淀积，是一种重要的薄膜淀积技术。2021在这个系统中沉积室(depositionchamber)是由石英管(quartztube)所构成，而芯片则是竖立于一个特制

8、的固定架上，可以扩大装片量。在LPCVD系统中须要安装一个抽真空系