第五章淀积
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第五章 淀
积
5.1引言
现代半导体器件和电路的进展要求对大量的不同材料进行集成 化。制造这些器件需要对不同的材料进行可控沉积和加工：金属主 要用于各种半导体区域之间的互连，绝缘体则用于金属导线和半导 体间的电隔离，二氧化硅和其它材料的沉积可用于生成器件的有源 区，如硅的金属－氧化物－半导体场效应晶体管的有源区。对金属、 半导体、绝缘体进行加工是在衬底硅片表面的薄层中进行的。器件 的特性依赖于这些沉积层的化学、物理及结构特性。
二、膜淀积 薄膜：指一种在衬底上生长的薄固体物质，其某一维尺寸通常远远 小于另外两维上的尺寸。描述薄膜的单位是埃。 半导体制造中的薄膜淀积是指任何在硅片衬底上物理淀积一层膜的 工艺。这层膜可以是导体、绝缘体或者半导体材料（二氧化硅、氮 化硅、多晶硅以及金属） 薄膜的特性： 好的台阶覆盖能力 填充高的深宽比间隙的能力 好的厚度均匀性 高纯度和高密度 受控制的化学剂量
四、膜淀积技术
主要的淀积方法可分为化学工艺和物理工艺 化学工艺： 化学气相淀积（CVD） 常压化学气相淀积（APCVD) 低压化学气相淀积(LPCVD) 等离子体辅助化学气相淀积 金属有机物化学气相淀积 电镀（电化学淀积） 电化学淀积（ECD） 化学镀层
物理工艺： 物理气相淀积（PVD或溅射） 蒸发 旋涂方法 旋涂玻璃（SOG） 旋涂绝缘介质（SOD）
高度的结构完整性和低的膜应力 好的电学特性 对衬底材料或下层膜好的粘附性
膜对台阶的覆盖：图形制作可以在硅片表面生成具有三个空 间维度的图形，这就形成了硅片表面的台阶，如果淀积的膜在 台阶上变薄，就容易导致高的膜应力、电短路或者在器件中产 生不希望的诱生电荷。所以膜的应力要尽量小。 高的深宽比间隙：可以用深宽比来描述一个小的间隙（槽或 孔）。深宽比定义为间隙的深度和宽度的比值。填充硅片表面 上很小的间隙和孔的能力成为最重要的薄膜特性。对于穿过层 间介质的通孔，以及用来进行浅槽隔离的槽等，都需要有效间 隙填充。高深宽比的间隙使得难于淀积形成厚度均匀的膜，并 且会产生夹断和空洞。随着高密度集成电路特征尺寸的不断减 小，对于高深宽比的间隙可以进行均匀、无空洞填充淀积工艺 显得至关重要。
本章主要介绍化学气相淀积（CVD）、外延和旋涂绝缘介质（SOD） 方法。 化学气相淀积通常用来淀积介质膜或金属膜。 旋涂绝缘介质（SOD）应用液态介质膜，然后进行高温的处理过程。 对于铝等金属材料，溅射或者物理气相淀积是最常用的方法。 电镀被广泛用来进行磁盘驱动器的磁头上的薄膜淀积，在硅片制造 中还未被采用。 蒸发法是制备金属层的传统的方法，但是这种方法的间隙填充能力 很差，已被溅射工艺取代。
4、CVD过程中的掺杂 (1)SiO2中掺磷形成磷硅玻璃（PSG)：磷硅玻璃是由P2O5和SiO2的混合物 共同组成。其中P2O5的含量不超过4％。 在SiO2中引入P2O5可以减小膜应力，进而改善膜的完整性。掺杂会增加 玻璃的抗吸水性，PSG层还可以有效地固定离子杂质，离子会吸附到磷 原子上，因而不能通过PSG层扩散到达硅片表面。 掺杂方法：在淀积SiO2的过程中，反应气体中加入PH3后，会形成磷硅 玻璃。化学反应：
5.2.2CVD反应
CVD反应： 异类反应：工艺反应发生在硅片表面或者非常接近表面的区域，称异类反应。 CVD需要异类反应来生成高质量的膜。 同类反应：某些反应发生在硅片表面的上方较高区域，称同类反应。 同类反应应避免，因为反应生成物会形成束状物，导致反应物 粘附性差、低密度和高缺陷。
1、CVD反应步骤： （1）气体传输至淀积区域：反应气体从反应腔入口区域流动到硅 片表面的淀积区域 （2）膜先驱物的形成：气相反应导致膜先驱物（将组成膜最初的 原子和分子）和副产物的形成 （3）膜先驱物附着在硅片表面：大量的膜先驱物输运到硅片表面 （4）膜先驱物的粘附：膜先驱物粘附在硅片表面 （5）膜先驱物扩散：膜先驱物向膜生长区域的表面扩散 （6）表面反应：表面化学反应导致膜淀积和副产物的生成 （7）副产物从表面移除：移除表面反应副产物 （8）副产物从反应腔移除：反应的副产物从淀积区域随气流流动 到反应腔出口并排出
厚度均匀性：薄膜厚度均匀，意味着薄膜应布满下层材料的各处。 材料的电阻会随着膜厚度的变化而变化，而且膜越薄，就会有更多的 缺陷，导致膜本身的机械强度降低。 膜纯度和密度：高纯度的膜意味着膜中没有那些会影响质量的化学 元素或者原子，如膜中含有H就会使膜特性蜕化。膜密度也是膜质量 的重要指标，它显示膜层中针孔和空洞的多少。与无孔膜相比，一个 多孔膜的密度会更低，在一些情况下折射率也更小。
各种类型CVD反应器及其主要特点
工艺 APCVD （常压CVD） 优点 反应简单 淀积速度快 低温 高纯度和均匀性 一致的台阶覆盖能力 大的硅片容量 缺点 台阶覆盖能力差 有颗粒沾污 低产出率 高温、低的淀积速率 需要更多的维护，要求 真空系统支持 应用 低温SiO2 （掺杂或不掺杂）
Байду номын сангаас
LPCVD （低压CVD）
概念解释： 吸附：发生在淀积过程的化学键合，使气态的原子或分子以化学 方式附着在固态硅片表面。 解吸附：从硅片表面移除反应副产物。 先驱物：中间反应形成一种并不包含原始气体成分的气体类。
2、CVD反应速度限制因素： 质量传输限制：温度升高会促进表面反应速度增加，但CVD反应 的速率不可能超越气体从主气体流传输到硅片表面的速率，即使 升高温度也不可能在增加反应速度。也就是说，无论温度如何， 传输到硅片表面加速反应的反应气体的量都不足。 反应速度限制：反应物到达硅片表面的速度将超过表面化学反应 的速度。这种情况下，淀积速度是受反应速度限制的。即使有更 多的反应物，由于低温不能提供所需的足够能量，反应速度也不 会增加。
膜的粘附性：为了避免膜的分层和开裂，薄膜对衬底要有 好的粘附性。开裂的膜会导致膜表面粗糙，杂质也可以穿过 膜。对于起隔离作用的膜，开裂会导致电路短路或漏电流。
三、薄膜生长
淀积薄膜的过程有三个不同的阶段： 第一步是晶核形成，这一步发生在起初少量原子或分子反应 物结合起来，形成附着在硅片表面的分离的小膜层。 第二步聚集成束，也称为岛生长。这些随机方向的岛束依照 表面的迁移率核束密度来生长。 第三步形成连续的膜，岛束汇集合并形成固态的薄层并延伸 铺满衬底表面。
600~650°C
SiH4 (g） + 2PH3 （g）+ O2（g）
SiO2 (s) + 2P (s) +5H2(g)
(2)硼硅玻璃（BSG）： 用乙硼烷（B2H6)替代磷化氢（PH3），就 可得到硼硅玻璃。硼硅玻璃需要高温（如1000 °C）回流过程来平 坦化硅片表面的台阶并使膜更加致密。 （3）硼磷硅玻璃（BPSG）：在SiO2中引入重量百分比为2％到6％ 的B2O3,与 P2O5形成硼磷硅玻璃。为了淀积后得到一个好的阶梯覆 盖能力的致密的SiO2， SiO2需要进行高温回流直到其变软并可流 动。BPSG回流一般是800～1000 °C一小时。回流也会改善BPSG固 定可动离子杂质的能力。通常，BPSG用来作ILD-1淀积。
淀积膜过程的一些影响因素： 独立的岛束在遇到相邻的岛束之前，其大小取决于衬底表面的反 应物移动速率以及反应核的密度。 高的表面速率或低的成核速度会促进相对大的岛束的形成。 低的表面速率和高的成核速率会导致短程无序的无定形膜的生长， 低的淀积温度通常会导致无定形膜的生成，因为低的热能会减低 反应物在表面的速率。 淀积的膜可以是无定形、多晶或者单晶。起隔离作用的膜或金属 膜通常是无定形或多晶的；在氧化物层上淀积的硅是多晶的；在 单晶硅片衬底上淀积可以形成单晶膜。
多层金属化：指用来连接硅片上高密度堆积器件的那些金属层和 绝缘介质层。 一、成膜技术相关术语 1、金属层：用铝合金作为互连线，将金属铝淀积到整个硅片的表 面，形成固态薄膜，然后进行刻蚀来定义互连线的宽度和间距。 每层金属被定义为Metal-1 、Metal-2，以此类推。 2、关键层：指那些线条宽度被刻蚀为器件特征尺寸的金属层。对 于甚大规模集成电路而言，特征尺寸的范围一般为：形成栅的多 晶硅、氧结构和距离硅片表面最近的金属层。对颗粒沾污很敏感。 3、非关键层：指处于上部的金属层，有更大的线宽，对颗粒沾污 不够敏感。
5.2化学气相淀积
化学气相淀积：是通过气体混合的化学反应在硅片表面淀积一层固 体膜的工艺，硅片表面及邻近区域被加热来向反应系统提供附加的 能量。 化学气相淀积的基本方面包括： 产生化学变化，这可以通过化学反应或是热分解 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
高温SiO2、 Si3N4 多晶硅、W、WSi2
等离子体辅助CVD 低温、快速淀积、好 要求RF系统，高成本 的台阶覆盖能力、好 压力远大于张力，化学 的间隙填充能力 物质和颗粒沾污
3、CVD反应中的压力： 如果CVD发生在低压下，反应气体通过边界层到达表面的扩散作 用会显著增加。这会增加反应物到衬底的输运（也会加强从衬底 移除反应副产物的作用）。在CVD反应中低压的作用就是使反应 物更快地到达衬底表面。在这种情况下，CVD工艺是受反应速度 限制的。这意味着在反应工艺腔中硅片可以间隔很近地纵向叠堆 起来，因为反应物从主气流到硅片的输运并不影响整步工艺。
受控的化学剂量分析：理想的膜要有均匀的组成成分。化学剂量 分析是指在化合物或分子中一种组分的量与另一种组分量的比值。 淀积中发生的化学反应往往比较复杂，得到的膜组分可能并非要求 的组分，所以淀积工艺的一个目标是要在反应中有合适数量的分子， 以便使淀积得到的膜的组分接近于化学反应方程式中对应的组分比 例。 膜的结构：淀积工艺中，淀积物趋向聚集并生成晶粒。如果膜层 中晶粒大小变化，膜的电学和机械特性会变化，这将影响膜的长期 可靠性。膜在生长中会产生不希望的应力使硅片衬底变形，导致膜 开裂、分层或者空洞的形成，所有薄膜淀积过程中总是希望减小应 力。
5.3CVD淀积系统
CVD设备： 根据反应腔中的压力CVD可分为 常压CVD（APCVD) 减压CVD 减压CVD又可分为 低压CVD（LPCVD) 等离子体辅助减压CVD 等离子体增强减压CVD (PECVD)
高密度等离子体CVD (HDPCVD)
CVD反应器的加热： 热壁：不仅加热硅片，还加热硅片的支持物以及反应腔的侧壁。热壁 反应会在硅片表面和反应腔的侧壁上形成膜，因而要求经常清 洗或者原位清除来减少颗粒沾污。 冷壁：只加热硅片和硅片支持物。反应器的侧壁温度较低没有足够的 能量发生淀积。采用RF感应加热或者红外线加热。减少了反应 器中颗粒的形成。
（4）氟硅玻璃（FSG）：就是氟化的氧化硅，作为第一代低k值ILD 淀积材料被用在0.18μm器件上。在氧化硅中掺氟，材料的介电常数 从3.9降到3.5。 为了形成FSG膜，需要在SiH4和O2的混合反应气体中加入SiF4。 采用FSG的一个问题是氟化学键的不稳定以及由此导致的腐蚀缺陷， 需要限制氟的含量在6％左右。如果氟遇到水就会产生腐蚀SiO2的 HF。为了避免这种情况，可在淀积反应过程中引入H来去除弱键和F 原子。
4、介质层： 第一层层间介质（ILD-1)，也称金属前绝缘层（PMD）：介于硅上 有源器件和第一层金属之间的电绝缘层称为。典型的ILD-1是一层掺 杂的SiO2或者玻璃。 ILD-1的重要作用可从两方面解释：电学上，ILD-1层隔离晶体管器 件和互连金属层；物理上，ILD-1层隔离晶体管器件和可移动粒子等 杂质源。 层间介质（ILD）：应用于器件中不同的金属层之间。ILD充当两层 导电金属或者相邻金属线条之间的隔离膜。通常，ILD采用介电常数 为3.9到4.0的SiO2材料。
5.2.1 CVD化学过程
化学气相淀积过程有5种基本的化学反应： 高温分解：通常在无氧的条件下，通过加热化合物分解（化学键断裂） 光分解：利用辐射使化合物的化学键断裂分解 还原反应：反应物分子和氢发生的反应 氧化反应：反应物原子或分子和氧发生的反应 氧化还原反应：反应3与4的组合，反应后形成两种新的化合物
积
5.1引言
现代半导体器件和电路的进展要求对大量的不同材料进行集成 化。制造这些器件需要对不同的材料进行可控沉积和加工：金属主 要用于各种半导体区域之间的互连，绝缘体则用于金属导线和半导 体间的电隔离，二氧化硅和其它材料的沉积可用于生成器件的有源 区，如硅的金属－氧化物－半导体场效应晶体管的有源区。对金属、 半导体、绝缘体进行加工是在衬底硅片表面的薄层中进行的。器件 的特性依赖于这些沉积层的化学、物理及结构特性。
二、膜淀积 薄膜：指一种在衬底上生长的薄固体物质，其某一维尺寸通常远远 小于另外两维上的尺寸。描述薄膜的单位是埃。 半导体制造中的薄膜淀积是指任何在硅片衬底上物理淀积一层膜的 工艺。这层膜可以是导体、绝缘体或者半导体材料（二氧化硅、氮 化硅、多晶硅以及金属） 薄膜的特性： 好的台阶覆盖能力 填充高的深宽比间隙的能力 好的厚度均匀性 高纯度和高密度 受控制的化学剂量
四、膜淀积技术
主要的淀积方法可分为化学工艺和物理工艺 化学工艺： 化学气相淀积（CVD） 常压化学气相淀积（APCVD) 低压化学气相淀积(LPCVD) 等离子体辅助化学气相淀积 金属有机物化学气相淀积 电镀（电化学淀积） 电化学淀积（ECD） 化学镀层
物理工艺： 物理气相淀积（PVD或溅射） 蒸发 旋涂方法 旋涂玻璃（SOG） 旋涂绝缘介质（SOD）
高度的结构完整性和低的膜应力 好的电学特性 对衬底材料或下层膜好的粘附性
膜对台阶的覆盖：图形制作可以在硅片表面生成具有三个空 间维度的图形，这就形成了硅片表面的台阶，如果淀积的膜在 台阶上变薄，就容易导致高的膜应力、电短路或者在器件中产 生不希望的诱生电荷。所以膜的应力要尽量小。 高的深宽比间隙：可以用深宽比来描述一个小的间隙（槽或 孔）。深宽比定义为间隙的深度和宽度的比值。填充硅片表面 上很小的间隙和孔的能力成为最重要的薄膜特性。对于穿过层 间介质的通孔，以及用来进行浅槽隔离的槽等，都需要有效间 隙填充。高深宽比的间隙使得难于淀积形成厚度均匀的膜，并 且会产生夹断和空洞。随着高密度集成电路特征尺寸的不断减 小，对于高深宽比的间隙可以进行均匀、无空洞填充淀积工艺 显得至关重要。
本章主要介绍化学气相淀积（CVD）、外延和旋涂绝缘介质（SOD） 方法。 化学气相淀积通常用来淀积介质膜或金属膜。 旋涂绝缘介质（SOD）应用液态介质膜，然后进行高温的处理过程。 对于铝等金属材料，溅射或者物理气相淀积是最常用的方法。 电镀被广泛用来进行磁盘驱动器的磁头上的薄膜淀积，在硅片制造 中还未被采用。 蒸发法是制备金属层的传统的方法，但是这种方法的间隙填充能力 很差，已被溅射工艺取代。
4、CVD过程中的掺杂 (1)SiO2中掺磷形成磷硅玻璃（PSG)：磷硅玻璃是由P2O5和SiO2的混合物 共同组成。其中P2O5的含量不超过4％。 在SiO2中引入P2O5可以减小膜应力，进而改善膜的完整性。掺杂会增加 玻璃的抗吸水性，PSG层还可以有效地固定离子杂质，离子会吸附到磷 原子上，因而不能通过PSG层扩散到达硅片表面。 掺杂方法：在淀积SiO2的过程中，反应气体中加入PH3后，会形成磷硅 玻璃。化学反应：
5.2.2CVD反应
CVD反应： 异类反应：工艺反应发生在硅片表面或者非常接近表面的区域，称异类反应。 CVD需要异类反应来生成高质量的膜。 同类反应：某些反应发生在硅片表面的上方较高区域，称同类反应。 同类反应应避免，因为反应生成物会形成束状物，导致反应物 粘附性差、低密度和高缺陷。
1、CVD反应步骤： （1）气体传输至淀积区域：反应气体从反应腔入口区域流动到硅 片表面的淀积区域 （2）膜先驱物的形成：气相反应导致膜先驱物（将组成膜最初的 原子和分子）和副产物的形成 （3）膜先驱物附着在硅片表面：大量的膜先驱物输运到硅片表面 （4）膜先驱物的粘附：膜先驱物粘附在硅片表面 （5）膜先驱物扩散：膜先驱物向膜生长区域的表面扩散 （6）表面反应：表面化学反应导致膜淀积和副产物的生成 （7）副产物从表面移除：移除表面反应副产物 （8）副产物从反应腔移除：反应的副产物从淀积区域随气流流动 到反应腔出口并排出
厚度均匀性：薄膜厚度均匀，意味着薄膜应布满下层材料的各处。 材料的电阻会随着膜厚度的变化而变化，而且膜越薄，就会有更多的 缺陷，导致膜本身的机械强度降低。 膜纯度和密度：高纯度的膜意味着膜中没有那些会影响质量的化学 元素或者原子，如膜中含有H就会使膜特性蜕化。膜密度也是膜质量 的重要指标，它显示膜层中针孔和空洞的多少。与无孔膜相比，一个 多孔膜的密度会更低，在一些情况下折射率也更小。
各种类型CVD反应器及其主要特点
工艺 APCVD （常压CVD） 优点 反应简单 淀积速度快 低温 高纯度和均匀性 一致的台阶覆盖能力 大的硅片容量 缺点 台阶覆盖能力差 有颗粒沾污 低产出率 高温、低的淀积速率 需要更多的维护，要求 真空系统支持 应用 低温SiO2 （掺杂或不掺杂）
Байду номын сангаас
LPCVD （低压CVD）
概念解释： 吸附：发生在淀积过程的化学键合，使气态的原子或分子以化学 方式附着在固态硅片表面。 解吸附：从硅片表面移除反应副产物。 先驱物：中间反应形成一种并不包含原始气体成分的气体类。
2、CVD反应速度限制因素： 质量传输限制：温度升高会促进表面反应速度增加，但CVD反应 的速率不可能超越气体从主气体流传输到硅片表面的速率，即使 升高温度也不可能在增加反应速度。也就是说，无论温度如何， 传输到硅片表面加速反应的反应气体的量都不足。 反应速度限制：反应物到达硅片表面的速度将超过表面化学反应 的速度。这种情况下，淀积速度是受反应速度限制的。即使有更 多的反应物，由于低温不能提供所需的足够能量，反应速度也不 会增加。
膜的粘附性：为了避免膜的分层和开裂，薄膜对衬底要有 好的粘附性。开裂的膜会导致膜表面粗糙，杂质也可以穿过 膜。对于起隔离作用的膜，开裂会导致电路短路或漏电流。
三、薄膜生长
淀积薄膜的过程有三个不同的阶段： 第一步是晶核形成，这一步发生在起初少量原子或分子反应 物结合起来，形成附着在硅片表面的分离的小膜层。 第二步聚集成束，也称为岛生长。这些随机方向的岛束依照 表面的迁移率核束密度来生长。 第三步形成连续的膜，岛束汇集合并形成固态的薄层并延伸 铺满衬底表面。
600~650°C
SiH4 (g） + 2PH3 （g）+ O2（g）
SiO2 (s) + 2P (s) +5H2(g)
(2)硼硅玻璃（BSG）： 用乙硼烷（B2H6)替代磷化氢（PH3），就 可得到硼硅玻璃。硼硅玻璃需要高温（如1000 °C）回流过程来平 坦化硅片表面的台阶并使膜更加致密。 （3）硼磷硅玻璃（BPSG）：在SiO2中引入重量百分比为2％到6％ 的B2O3,与 P2O5形成硼磷硅玻璃。为了淀积后得到一个好的阶梯覆 盖能力的致密的SiO2， SiO2需要进行高温回流直到其变软并可流 动。BPSG回流一般是800～1000 °C一小时。回流也会改善BPSG固 定可动离子杂质的能力。通常，BPSG用来作ILD-1淀积。
淀积膜过程的一些影响因素： 独立的岛束在遇到相邻的岛束之前，其大小取决于衬底表面的反 应物移动速率以及反应核的密度。 高的表面速率或低的成核速度会促进相对大的岛束的形成。 低的表面速率和高的成核速率会导致短程无序的无定形膜的生长， 低的淀积温度通常会导致无定形膜的生成，因为低的热能会减低 反应物在表面的速率。 淀积的膜可以是无定形、多晶或者单晶。起隔离作用的膜或金属 膜通常是无定形或多晶的；在氧化物层上淀积的硅是多晶的；在 单晶硅片衬底上淀积可以形成单晶膜。
多层金属化：指用来连接硅片上高密度堆积器件的那些金属层和 绝缘介质层。 一、成膜技术相关术语 1、金属层：用铝合金作为互连线，将金属铝淀积到整个硅片的表 面，形成固态薄膜，然后进行刻蚀来定义互连线的宽度和间距。 每层金属被定义为Metal-1 、Metal-2，以此类推。 2、关键层：指那些线条宽度被刻蚀为器件特征尺寸的金属层。对 于甚大规模集成电路而言，特征尺寸的范围一般为：形成栅的多 晶硅、氧结构和距离硅片表面最近的金属层。对颗粒沾污很敏感。 3、非关键层：指处于上部的金属层，有更大的线宽，对颗粒沾污 不够敏感。
5.2化学气相淀积
化学气相淀积：是通过气体混合的化学反应在硅片表面淀积一层固 体膜的工艺，硅片表面及邻近区域被加热来向反应系统提供附加的 能量。 化学气相淀积的基本方面包括： 产生化学变化，这可以通过化学反应或是热分解 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
高温SiO2、 Si3N4 多晶硅、W、WSi2
等离子体辅助CVD 低温、快速淀积、好 要求RF系统，高成本 的台阶覆盖能力、好 压力远大于张力，化学 的间隙填充能力 物质和颗粒沾污
3、CVD反应中的压力： 如果CVD发生在低压下，反应气体通过边界层到达表面的扩散作 用会显著增加。这会增加反应物到衬底的输运（也会加强从衬底 移除反应副产物的作用）。在CVD反应中低压的作用就是使反应 物更快地到达衬底表面。在这种情况下，CVD工艺是受反应速度 限制的。这意味着在反应工艺腔中硅片可以间隔很近地纵向叠堆 起来，因为反应物从主气流到硅片的输运并不影响整步工艺。
受控的化学剂量分析：理想的膜要有均匀的组成成分。化学剂量 分析是指在化合物或分子中一种组分的量与另一种组分量的比值。 淀积中发生的化学反应往往比较复杂，得到的膜组分可能并非要求 的组分，所以淀积工艺的一个目标是要在反应中有合适数量的分子， 以便使淀积得到的膜的组分接近于化学反应方程式中对应的组分比 例。 膜的结构：淀积工艺中，淀积物趋向聚集并生成晶粒。如果膜层 中晶粒大小变化，膜的电学和机械特性会变化，这将影响膜的长期 可靠性。膜在生长中会产生不希望的应力使硅片衬底变形，导致膜 开裂、分层或者空洞的形成，所有薄膜淀积过程中总是希望减小应 力。
5.3CVD淀积系统
CVD设备： 根据反应腔中的压力CVD可分为 常压CVD（APCVD) 减压CVD 减压CVD又可分为 低压CVD（LPCVD) 等离子体辅助减压CVD 等离子体增强减压CVD (PECVD)
高密度等离子体CVD (HDPCVD)
CVD反应器的加热： 热壁：不仅加热硅片，还加热硅片的支持物以及反应腔的侧壁。热壁 反应会在硅片表面和反应腔的侧壁上形成膜，因而要求经常清 洗或者原位清除来减少颗粒沾污。 冷壁：只加热硅片和硅片支持物。反应器的侧壁温度较低没有足够的 能量发生淀积。采用RF感应加热或者红外线加热。减少了反应 器中颗粒的形成。
（4）氟硅玻璃（FSG）：就是氟化的氧化硅，作为第一代低k值ILD 淀积材料被用在0.18μm器件上。在氧化硅中掺氟，材料的介电常数 从3.9降到3.5。 为了形成FSG膜，需要在SiH4和O2的混合反应气体中加入SiF4。 采用FSG的一个问题是氟化学键的不稳定以及由此导致的腐蚀缺陷， 需要限制氟的含量在6％左右。如果氟遇到水就会产生腐蚀SiO2的 HF。为了避免这种情况，可在淀积反应过程中引入H来去除弱键和F 原子。
4、介质层： 第一层层间介质（ILD-1)，也称金属前绝缘层（PMD）：介于硅上 有源器件和第一层金属之间的电绝缘层称为。典型的ILD-1是一层掺 杂的SiO2或者玻璃。 ILD-1的重要作用可从两方面解释：电学上，ILD-1层隔离晶体管器 件和互连金属层；物理上，ILD-1层隔离晶体管器件和可移动粒子等 杂质源。 层间介质（ILD）：应用于器件中不同的金属层之间。ILD充当两层 导电金属或者相邻金属线条之间的隔离膜。通常，ILD采用介电常数 为3.9到4.0的SiO2材料。
5.2.1 CVD化学过程
化学气相淀积过程有5种基本的化学反应： 高温分解：通常在无氧的条件下，通过加热化合物分解（化学键断裂） 光分解：利用辐射使化合物的化学键断裂分解 还原反应：反应物分子和氢发生的反应 氧化反应：反应物原子或分子和氧发生的反应 氧化还原反应：反应3与4的组合，反应后形成两种新的化合物