薄膜气相淀积工艺.ppt

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1、薄膜气相淀积工艺12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3SiliconsubstrateOxide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。4对薄膜的要求Desiredcomposition,lowcontaminates,goodelectricalandmechanicalproperties.组分正确，沾污少，电和机械性能好Uniformthicknessacrosswafe

2、r,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5StepCoverageIssues:6FillingIssues:7Examplesorproblemsinactualstructures.a)stepcoverageinsputterdepositionofAl.b).voidsinCVDoxide8可以用深宽比来描述一个小间隙（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

3、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。9TwomaintypesofdepositionmethodshavebeendevelopedandareusedinCMOStechnology:两种主要的淀积方式•ChemicalVaporDeposition(CVD)-APCVD,LPCVD,PECVD,HDPCVD•PhysicalVaporDeposition(PVD)-evaporation,sputterdeposition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。1011化学气相沉积是

4、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。12CVD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；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）CV

5、D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13CVD过程14(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（subatmospherepressureCVD）和MOCVD等。常用的CVD技术有：151.常压化学气相淀积(NPCVDNormal Pressure CVD)(APCVDAtmosp

6、herePressure)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。16APCVD系统示意图417APCVD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6000～10000埃/min通常在集成电路制程中。APCVD只应用于生长保护钝化层。182.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

7、，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。1920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的固定架上，可以扩大装片量。在LPCVD系统中须要安装