集成电路制造工艺 课件 2.3 化学气相淀积

集成电路制造工艺

--化学气相淀积单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室薄膜生长------热氧化薄膜制备--物理气相淀积第二章薄膜制备半导体生产中常用的薄膜本章要点薄膜制备—外延生长薄膜制备--化学气相淀积§2.3薄膜制备-化学气相淀积薄膜淀积种类：导体、半导体、绝缘体薄膜淀积：物理气相淀积PVD）化学气相淀积CVD）化学气相淀积，简称CVD，它是通过气体混合的化学反应的方式在硅片表面淀积一层固体薄膜的工艺。化学气相淀积的含义§2.3.1化学气相淀积的基本概念1）参加反应的气体混合物被输运到沉积区2）反应物由主气流扩散到衬底表面3）反应物分子吸附在衬底表面上4）吸附物分子间或吸附分子与气体分子间发生化学反应，生成原子和化学反应副产物，原子沿衬底表面迁移并形成薄膜5）反应副产物分子从衬底表面解吸，扩散到主气流中，排出沉积区化学气相淀积的基本原理

（a）

形成晶核：

（b）晶粒聚集:

（c）形成连续的膜气体分子成核聚集连续的膜化学气相淀积的过程按工艺条件分APCVD常压CVDLPCVD低压CVDPECVD等离子体增强型CVDHDPCVD高密度等离子体CVDLCVD光化学气相淀积按生成膜的性质分金属CVD半导体CVD介质CVD化学气相淀积的分类1）APCVD常压化学气相淀积连续加工的APCVD反应炉

反应速度和淀积速度较快淀积速度可达1000nm/min）APCVD淀积膜的均匀性较差气体消耗量大台阶覆盖能力差2）LPCVD低压化学气相淀积LPCVD反应腔在同样的膜厚均匀性要求下，LPCVD硅片的间距可以更小，使LPCVD的生产效率更高3）PECVD等离子体增强型化学气相淀积

反应温度低200－400℃）和良好的台阶覆盖能力，可以应用在AL等低熔点金属薄膜上淀积，缺点是淀积过程引入的粘污1）APCVD（1）用硅烷淀积450-500℃特点：淀积温度较低纯SiH4,在空气中极其易燃且不稳定，所以要用氮气或

氩气稀释。台阶覆盖能力及间隙填充能力较差。SiO2的CVD§2.3.2几种主要薄膜的化学气相淀积（2）TEOS-O3法2）LPCVD制SiO2.（3）PSG、BPSG制备（1）

用TEOS制备SiO2（2）

SiH2Cl2-N2O制备SiO23）

PECVD制备SiO2膜（1）SiH4-N2O法制SiO2膜（2）TEOS法制SiO2膜1）LPCVD制备Si3N4薄膜特点：有较好的台阶覆盖和较少的粒子污染，但薄膜的内应力较大，当厚度超过200nm时，氮化硅容易出现开裂。此外受温度的限制2）PECVD制备Si3N4薄膜（1）SiH4-NH3制备Si3N4Si3N4的CVD（2）SiH4-N2制备Si3N4性质LPCVDPECVD淀积温度℃）700～800300～400组成成分Si3N4SixNyHz台阶覆盖整形共形23℃下硅上的应力达因/平方厘米）1.多晶硅的CVD2.金属钨的CVD金属化窗口图形比较多晶硅与金属钨的CVD1）

选择性钨做淀积钨时，采用六氟化钨WF6作为气体源，六氟化钨能与衬底窗口处的硅反应，而不与二氧化硅、氮化硅反应，所以钨可以选择性地沉积在硅接触窗口中

特点：钨与硅有很好的接触，可以降低接触电阻。但这个过程将消耗衬底上的硅并造成结的损失，同时会将氟引入到衬底中。所以选择性钨并不常用在IC制造中。2）全区钨沉积通常用钛/氮化钛作为钨和硅接触的阻挡层和附着层进行全区域的钨沉积，再进行回蚀或化学机械抛光CMPCVD沉积钨籽晶层和体材料1）

采用WF6和Si