CVD工艺介绍

高温SiO2（掺杂或不 掺杂）、Si3N4、多 晶硅、W、WSi2
等离子体辅助CVD
等离子体增强 CVD(PECVD) 高密度等离子体 CVD(HDPCVD)
低温，快速淀积， 好的台阶覆盖能力， 好的间隙填充能力
要求RF系统，高成 本，压力远大于张 力，化学物质（如 H2)和颗粒沾污
高的深度比间隙的填 充，金属上的低温 SiO2,ILD-1,ILD,为 了双镶嵌结构的铜籽 晶层，钝化(Si3N4)
Any Questions
下面我再介绍 薄膜CVD膜和扩散CVD膜的区别 （PECVD） vs （LPCVD）
3.1 LPCVD和PECVD SiO2膜的区别
SiO2
SiO2
Si
Si
Si
热成长薄膜
裸硅片晶圆
加热成长
氧来自气相的氧 硅来自基片 薄膜成长氧进入基片 品质较高
淀积薄膜
CVD 氧和硅都来自气相 淀积在基片表面 温度较低 成长速率较高
输送带
2.3 低压化学气相淀积法(LPCVD)
优点： • 较长的平均自由程 • 好的台阶覆盖和均匀性 • 晶圆垂直装载 • 较少粒子和提高生产力 • 和气体流量的相关性较少 • 垂直和水平的高温炉
缺点： • 温度较高，大部分高于660 ℃ • 设备昂贵 • 长膜速率慢
作为metal连线的AL， 我的熔点是660 ℃ ，高 于660 ℃ ，我要变身了 。我不喜欢高温，因此 IC制造工艺分前段和后
2：不同类型的CVD及其特性
工艺
优点
缺点
应用
APCVD（常压CVD）
反应简单， 淀积 速度快，低温
台阶覆盖能力差， 有颗粒污染,低产 出率
低温SiO2（掺杂或不 掺杂）
LPCVD（低压CVD）
高纯度和均匀性， 一致的台阶覆盖能 力，大的硅片容量
高温，低的淀积速 率，需要更多的维 护，要求真空系统 支持
CVD工艺介绍
-----CVD入门介绍
CISEMI 周华强 2012/07/25
目录
1: CVD概念和特点 2：几种CVD类型、原理及特性 3：薄膜CVD膜和扩散CVD膜的区别 4: 薄膜区其它工艺介绍 5：薄膜各种膜及各膜在IC的作用 6：薄膜常见异常
1： CVD的概念、特点
1.1 CVD的概念：
）从辉光放电（Plasma：等离子场）中获得激活能，激活并增强化学反应，从而实现化学气象 淀积。
等离子体中，高能电子撞击反应物气体分子，使之激活并电离，产生化学性质很活泼的 自由基团，并使衬底产生更为活泼的表面结点，从而启动并加快了低温下的化学反应。
上面讲了 三种类型CVD工艺，分别是APCVD、LPCVD 、PECVD，介绍了它们的原理及特性；
上面讲了 PECVD和LPCVD的区别；
Any Questions
下面我进入薄膜区，来介绍 薄膜区其它工艺介绍
1：SACVD 2: SOG 3: CMP 4: WCVD
什么是Plasma ？ 等离子体就是电离气体。是由电子离子原子分子和自由基等粒
子组成的集合体。 在宇宙中，99%以上物质都呈等离子体态。太阳是一个
灼热的等离子体球。其性质如下：
一种导电流体，宏观尺度内具有电中性 温度高，粒子动能大 化学性质活泼，易发生化学反应 具有发光特性，可作为光源
2.6 PECVD（P5000）结构
2.1 常压化学气相淀积法(APCVD)
• CVD制程发生在大气压力常压下 • APCVD 制程用在淀积二氧化硅和参硼磷的
二氧化硅 • SACVD臭氧—四乙基硅酸脂(O3-TEOS)的氧
化物制程用在CMP工艺中做抗磨层
2.2 APCVD反应器示意图
N2
制程气体
N2
晶圆
加Fra Baidu bibliotek器
晶圆
输送带清洁装置
排气
一般而言，淀积的二氧化硅同热生长二氧化硅相比，密度较低，硅与氧数量之比与热生 长SiO2也存在轻微的差别，因而薄膜的力学和电学特性也就有所不同．高温淀积或者在淀积 之后进行高温退火，都可以使CVD二氧化硅薄膜的特性接近于热生长SiO2的特性.
3.2 LPCVD和PECVD SiO2膜的区别
（1）APCVD(400℃，P=760Torr)：SiH4+O2 a. dep rate<2000A/min b. coverage:50-60%
段。
2.4 低压化学气相淀积系统
晶圆装载 门
压力计
晶圆
加热线圈
制程气体入口 温度
晶舟 中心区
均温区
至真空pump 石英管 距离
2.5 等离子增强型化学气相淀积(PECVD)
PECVD的特性：
• 相对低温，有高的淀积速率. • 较低的压力下离子有较长的平均自由路径，会提高淀积速
率
• Plasma的离子轰击能够去除表面杂质，增强黏附性 • 射频RF可以控制淀积薄膜的应力 • 反应室可用Plasma清洗.
（2）LPCVD（>600℃，<10Torr）：TEOS+O2 a. dep rate：<200A/min b. coverage:50-60%
（3）PECVD（<450℃，P=5-10Torr）：TEOS+O2 a. dep rate：约7800A/min b. coverage：50-70%
（4）SACVD（400℃，450Torr）：TEOS+O3 a. dep rate：约1400A/min b. coverage：>90%
放大
制程 反应 室 制程 反应 室 晶 圆
RF功率产生器
等离 子体
副反应物 被pump抽 走
加热板
PECVD的九大部分 ：
气源 气体供应管线 质量流量计 反应腔
加热和温度控制 系统
真空泵系统 压力控制系统 RF系统 排风
2.7 等离子增强型化学气相淀积(PECVD)
PECVD原理：材料源以气体形式进入工艺腔体内，在RF加功率的情况下，材料源（反应气体
化学气相淀积(Chemical Vapor Deposition)
化学气体或蒸气在晶圆表面产生反应，在表面上以薄膜形式产生固态的产品，其它 的副产品是挥发性的，会从表面离开.
1.2 CVD工艺的特点：
（1）CVD成膜温度远低于体材料的熔点，减轻衬底的热形变，减少玷污，抑制缺陷生成 ，减轻杂质再分布，适于浅结工艺。设备简单、重复性好。 （2）CVD膜的成分可精确控制，配比范围较大。 （3）淀积速率快，产能强。 （4）CVD膜结构致密、完整，与衬底黏附性好，台阶覆盖性能好。