薄膜氣相淀積工藝課件

薄膜氣相淀積工藝1薄膜氣相淀積工藝122半導(dǎo)體薄膜：Si，GaAs介質(zhì)薄膜:SiO2,BPSG,Si3N4,金屬薄膜:Al,Cu在集成電路制備中，許多材料由淀積工藝形成3半導(dǎo)體薄膜：Si，GaAs在集成電路制備3SiliconsubstrateOxide寬長(zhǎng)厚與襯底相比薄膜非常薄Figure11.4薄膜是指一種在襯底上生長(zhǎng)的薄固體物質(zhì)。如果一種固體物質(zhì)具有三維尺寸，那么薄膜是指一維尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于兩外兩維上的尺寸。4SiliconsubstrateOxide寬長(zhǎng)厚與襯底相比對(duì)薄膜的要求Desiredcomposition,lowcontaminates,goodelectricalandmechanicalproperties.組分正確，沾污少，電和機(jī)械性能好Uniformthicknessacrosswafer,andwafer-to-wafer.

每一硅片和硅片之間均勻性好3.Goodstepcoverage(“conformalcoverage”).

臺(tái)階覆蓋性好4.Goodfillingofspaces.填充性好5.Planarizedfilms.平整性好

5對(duì)薄膜的要求Desiredcomposition,lowStepCoverageIssues:6StepCoverageIssues:6FillingIssues:7FillingIssues:7Examplesorproblemsinactualstructures.a)stepcoverageinsputterdepositionofAl.b).voidsinCVDoxide8Examplesorproblemsinactual可以用深寬比來(lái)描述一個(gè)小間隙（如槽或孔）深寬比定義為間隙的深度和寬度的比值高深寬比間隙難淀積均勻厚度的膜。隨著集成電路特征尺寸的不斷減小，對(duì)于高深寬比間隙的均勻、無(wú)空洞的填充淀積工藝顯得至關(guān)重要。9可以用深寬比來(lái)描述一個(gè)小間隙（如槽或孔）深寬比定義為間隙的深TwomaintypesofdepositionmethodshavebeendevelopedandareusedinCMOStechnology:兩種主要的淀積方式?ChemicalVaporDeposition(CVD)-APCVD,LPCVD,PECVD,HDPCVD?PhysicalVaporDeposition(PVD)-evaporation,sputterdeposition化學(xué)氣相淀積物理氣相淀積區(qū)別在于：反應(yīng)物的來(lái)源是否經(jīng)過(guò)化學(xué)變化。10Twomaintypesofdepositionm1111化學(xué)氣相沉積是利用氣態(tài)化合物或化合物的混合物在基體受熱面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而在基體表面上生成不揮發(fā)的涂層?；瘜W(xué)氣相沉積(CVD)3個(gè)要點(diǎn)：1. 產(chǎn)生化學(xué)變化；2. 膜中所有的材料物質(zhì)都源于外部的源；化學(xué)氣相淀積工藝中的反應(yīng)物必須以氣相形式參加反應(yīng)。12化學(xué)氣相沉積是利用氣態(tài)化合物或化合物的混合物在基體受熱面上發(fā)CVD工藝優(yōu)點(diǎn)（1）CVD成膜溫度遠(yuǎn)低于體材料的熔點(diǎn)。因此減輕了襯底片的熱形變，抑制了缺陷生成;設(shè)備簡(jiǎn)單，重復(fù)性好；（2）薄膜的成分精確可控、配比范圍大；（3）淀積速率一般高于PVD（物理氣相淀積，如蒸發(fā)、濺射等），效率高；厚度范圍廣，由幾百埃至數(shù)毫米，可以實(shí)現(xiàn)厚膜淀積，且能大量生產(chǎn)；（4）淀積膜結(jié)構(gòu)完整、致密，良好的臺(tái)階覆蓋能力，且與襯底粘附性好。（5）CVD方法幾乎可以淀積集成電路工藝中所需要的各種薄膜，例如摻雜或不摻雜的SiO2、多晶硅、非晶硅、氮化硅、金屬(鎢、鉬)等缺點(diǎn)是淀積過(guò)程容易對(duì)薄膜表面形成污染、對(duì)環(huán)境的污染等13CVD工藝優(yōu)點(diǎn)（1）CVD成膜溫度遠(yuǎn)低于體材料的熔點(diǎn)。因此減CVD過(guò)程14CVD過(guò)程14(1)常壓化學(xué)氣相淀積（APCVD）；(2)低壓化學(xué)氣相淀積（LPCVD）；(3)等離子體輔助CVD等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積（PECVD）高密度等離子體化學(xué)氣相淀積（HDPCVD）另外還有次常壓化學(xué)氣相淀積SAPCVD（subatmospherepressureCVD）和MOCVD等。

常用的CVD技術(shù)有：15(1)常壓化學(xué)氣相淀積（APCVD）；常用的CVD技術(shù)有：1.常壓化學(xué)氣相淀積

(NPCVDNormal

Pressure

CVD)

(APCVDAtmospherePressure)

常壓化學(xué)氣相淀積(APCVD/NPCVD)是指在大氣壓下進(jìn)行的一種化學(xué)氣相淀積的方法，這是化學(xué)氣相淀積最初所采用的方法。161.常壓化學(xué)氣相淀積

(NPCVDNormal

PressAPCVD系統(tǒng)示意圖417APCVD系統(tǒng)示意圖417APCVD的缺點(diǎn)：1.硅片水平放置，量產(chǎn)受限，易污染。2.反應(yīng)速度受多種因素影響，反應(yīng)室尺寸、氣體流速、硅片位置等都會(huì)影響速度。3．均勻性不太好，所以APCVD一般用在厚的介質(zhì)淀積。APCVD系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn):具有高沉積速率，可達(dá)6000～10000埃/min通常在集成電路制程中。APCVD只應(yīng)用于生長(zhǎng)保護(hù)鈍化層。18APCVD的缺點(diǎn)：通常在集成電路制程中。APCVD只應(yīng)用于12.低壓化學(xué)汽相淀積(LPCVD)隨著半導(dǎo)體工藝特征尺寸的減小，對(duì)薄膜的均勻性要求及膜厚的誤差要求不斷提高，出現(xiàn)了低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)。低壓化學(xué)氣相淀積是指系統(tǒng)工作在較低的壓強(qiáng)下(一般在100Pa以下)的一種化學(xué)氣相淀積的方法。LPCVD技術(shù)不僅用于制備硅外延層，還廣泛用于各種無(wú)定形鈍化膜及多晶硅薄膜的淀積，是一種重要的薄膜淀積技術(shù)。192.低壓化學(xué)汽相淀積(LPCVD)隨著半導(dǎo)體2020在這個(gè)系統(tǒng)中沉積室(depositionchamber)是由石英管(quartztube)所構(gòu)成，而芯片則是豎立于一個(gè)特制的固定架上，可以擴(kuò)大裝片量。在LPCVD系統(tǒng)中須要安裝一個(gè)抽真空系統(tǒng)，使沉積室內(nèi)保持在所設(shè)定的低壓狀況，并且使用壓力計(jì)來(lái)監(jiān)控制程壓力21在這個(gè)系統(tǒng)中沉積室(depositionchamber)是LPCVD系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：具有優(yōu)異的薄膜均勻度，以及較佳的階梯覆蓋能力，并且可以沉積大面積的芯片；LPCVD的缺點(diǎn)：沉積速率較低，而且經(jīng)常使用具有毒性、腐蝕性、可燃性的氣體。由于LPCVD所沉積的薄膜具有較優(yōu)良的性質(zhì)，因此在集成電路制程中LPCVD是用以成長(zhǎng)單晶薄膜及其對(duì)品質(zhì)要求較高的薄膜。

22LPCVD系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：具有優(yōu)異的薄膜均勻度，以及較佳的階梯覆

APCVD生長(zhǎng)速率快，但成膜均勻性不好，容易產(chǎn)生影響薄膜質(zhì)量的微粒，基本不應(yīng)用于集成電路制造。LPCVD反應(yīng)系統(tǒng)一般要求溫度在650℃以上，不能應(yīng)用到后段。

后段工藝中薄膜生長(zhǎng)的反應(yīng)溫度較低，需引入額外的非熱能能量或降低反應(yīng)所需激活能以得到足夠反應(yīng)能量。2323前者代表是PECVD和HDPCVD，等離子體提供的能量大大降低反應(yīng)所需熱能，從而降低反應(yīng)溫度到400℃以下；后者代表是采用TEOS與O3反應(yīng)系統(tǒng)的SACVD，由于O3在較低溫度下就可以提供氧自由基，反應(yīng)所需激活能小于TEOS與O2系統(tǒng)，因此較低溫度下也可以提供足夠的淀積速率。24前者代表是PECVD和HDPCVD，等離子體提供的能量大大降等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)是指采用高頻等離子體驅(qū)動(dòng)的一種氣相淀積技術(shù)，是一種射頻輝光放電的物理過(guò)程和化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合的技術(shù)。該氣相淀積的方法可以在非常低的襯底溫度下淀積薄膜，例如在鋁(AL)上淀積Si02。工藝上PECVD主要用于淀積絕緣層。3.等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積

PCVD或PECVD：Plasma-enhancedCVD25等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)是指采PECVD是在低壓氣體上施加一個(gè)高頻電場(chǎng)，使氣體電離，產(chǎn)生等離子體。等離子體中的電子和離子，在電場(chǎng)作用下，不斷旋轉(zhuǎn)和運(yùn)動(dòng)，獲得能量而被加速。這些高能粒子與反應(yīng)氣體分子、原子不斷發(fā)生碰撞，使反應(yīng)氣體電離或被激活成性質(zhì)活潑的活性基團(tuán)。高化學(xué)活性的反應(yīng)物可使成膜反應(yīng)在較低溫度下進(jìn)行。26PECVD是在低壓氣體上施加一個(gè)高頻電場(chǎng)，使氣體電離，產(chǎn)生等熱板式PECVD反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖27熱板式PECVD反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖27PECVD的沉積原理與一般的CVD之間并沒(méi)有太大的差異。等離子體中的反應(yīng)物是化學(xué)活性較高的離子或自由基，而且襯底表面受到離子的撞擊也會(huì)使得化學(xué)活性提高。這兩項(xiàng)因素都可促進(jìn)基板表面的化學(xué)反應(yīng)速率，因PECVD在較低的溫度即可沉積薄膜。在集成電路制程中，PECVD通常是用來(lái)沉積SiO2與Si3N4等介電質(zhì)薄膜。PECVD的主要優(yōu)點(diǎn)是具有較低的沉積溫度下達(dá)到高的沉積速率28281. 更低的工藝溫度(250–450℃)；2. 對(duì)高的深寬比間隙有好的填充能力(用高密度等離子體)；3. 淀積的膜對(duì)硅片有優(yōu)良的黏附能力；4. 高的淀積速率；5. 少的針孔和空洞，因?yàn)橛懈叩哪っ芏龋?. 工藝溫度低，因而應(yīng)用范圍廣。

CVD過(guò)程中使用等離子體的好處291. 更低的工藝溫度(250–450℃)；CVD過(guò)程各種類型CVD反應(yīng)器及其主要特點(diǎn)30各種類型CVD反應(yīng)器及其主要特點(diǎn)30典型物質(zhì)淀積簡(jiǎn)介SiO2生長(zhǎng)：低溫CVD氧化層：低于500℃中等溫度淀積：500～800℃高溫淀積：900℃左右一、二氧化硅（SiO2）薄膜31典型物質(zhì)淀積簡(jiǎn)介SiO2生長(zhǎng)：一、二氧化硅（SiO2）薄膜31.SiO2的用途非摻雜SiO2:用于離子注入或擴(kuò)散的掩蔽膜，多層金屬化層之間的絕緣，場(chǎng)區(qū)氧化層摻雜SiO2:用于器件鈍化，磷硅玻璃回流，將摻磷、硼或砷的氧化物用作擴(kuò)散源321.SiO2的用途非摻雜SiO2:用于離子注入或擴(kuò)散的掩蔽膜2.淀積SiO2的方法:硅烷法和TEOS法A.硅烷和氧反應(yīng)低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)：＜500℃SiH4+O2SiO2+2H24PH3+5O22P2O5+6H2（鈍化層sio2）

400℃400℃332.淀積SiO2的方法:硅烷法和TEOS法400℃400℃3TEOS是正硅酸乙脂。分子式為Si(C2H5O)4，室溫下是一種液體。可以直接分解生成SiO2層。650～750℃Si(OC2H5)4

SiO2+4C2H4+2H2用TEOS分解法具有溫度低，均勻性好，臺(tái)階覆蓋優(yōu)良、膜質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)另一種是通過(guò)TEOS與O2/O3反應(yīng)，來(lái)得到SiO2。Si(OC2H5)4+O2→SiO2+副產(chǎn)物，產(chǎn)物平整度很好，但反應(yīng)溫度一般大于600℃。34650～750℃Si(OC2H5)4臭氧（O3）包含三個(gè)氧原子，比氧氣有更強(qiáng)的反應(yīng)活性，因此，這步工藝可以不用等離子體，在低溫下（如400℃）進(jìn)行，因?yàn)椴恍枰入x子體，O3就能使TEOS分解，因此反應(yīng)可以在常壓（APCVD,760托）或者亞常壓(SAPCVD，600托)下。所以用O3代替O2與TEOS反應(yīng)可以大大降低反應(yīng)溫度。通過(guò)降低反應(yīng)所需激活能以得到足夠反應(yīng)能量。因此用在集成電路制造后段工藝中。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于高的深寬比槽有良好的覆蓋填充能力。

缺點(diǎn)：SiO2膜多孔，因而通常需要回流來(lái)去掉潮氣并增加膜密度。用TEOS－O3淀積SiO235臭氧（O3）包含三個(gè)氧原子，比氧氣有更強(qiáng)的反應(yīng)活性，因此，這APCVDTEOS-O3改善后的臺(tái)階覆蓋36APCVDTEOS-O3改善后的臺(tái)階覆蓋363737二、氮化硅薄膜1.氮化硅薄膜在集成電路中的主要應(yīng)用,有三個(gè)方面:(1)用作為硅選擇氧化和等平面氧化的氧化掩膜；(2)鈍化膜；(3)電容介質(zhì)。氮化硅的化學(xué)汽相淀積：中等溫度(780～820℃)的LPCVD或低溫(300℃)PECVD方法淀積38二、氮化硅薄膜1.氮化硅薄膜在集成電路中的主要應(yīng)用,有三個(gè)方2.低壓化學(xué)氣相淀積氮化硅薄膜A、氮化硅的低壓淀積方程式：氮化硅的低壓化學(xué)氣相淀積主要通過(guò)硅烷、二氯二氫硅與氨在700-8000C溫度范圍內(nèi)反應(yīng)生成。主要反應(yīng)式如下LPCVD3SiH2Cl2+7NH3Si3N4+3NH4CL+3HCl+6H2

PECVD3SiH4+4NH3Si3N4+12H2

392.低壓化學(xué)氣相淀積氮化硅薄膜393.等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積氮化硅薄膜A、等離子淀積優(yōu)點(diǎn)及方程式：等離子增強(qiáng)CVD的突出優(yōu)點(diǎn)是淀積溫度低，最常用的溫度是300－3500C。等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積氮化硅，常由SiH4與氨或SiH4與氮在氬等離子氣氛下反應(yīng)，其反應(yīng)式如下：

SiH4+NH3→SiNH+3H2

２SiH4+N2→2SiNH+3H2

403.等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積氮化硅薄膜A、等離子淀積優(yōu)點(diǎn)及方用LPCVD和PECVD氮化硅的性質(zhì)41用LPCVD和PECVD氮化硅的性質(zhì)41高密度等離子體淀積腔Photo11.4

42高密度等離子體淀積腔Photo11.442

多晶硅的化學(xué)汽相淀積：利用多晶硅替代金屬鋁作為MOS器件的柵極是MOS集成電路技術(shù)的重大突破之一，它比利用金屬鋁作為柵極的MOS器件性能得到很大提高，而且采用多晶硅柵技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)源漏區(qū)自對(duì)準(zhǔn)離子注入，使MOS集成電路的集成度得到很大提高。三.多晶硅薄膜43多晶硅的化學(xué)汽相淀積：利用多晶硅替代金

淀積多晶硅淀積多晶硅一般采用化學(xué)汽相淀積（LPCVD）的方法。利用化學(xué)反應(yīng)在硅片上生長(zhǎng)多晶硅薄膜。適當(dāng)控制壓力、溫度并引入反應(yīng)的蒸汽，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，便可在硅表面淀積一層高純度的多晶硅。

44淀積多晶硅44四、硅化鎢金屬電極引線，大多用PVD方法來(lái)形成，但是這種方法形成的金屬薄膜階梯覆蓋能力不好。因此除了金屬鋁以外，其他金屬的淀積全部用CVD法45四、硅化鎢金屬電極引線，大多用PVD方法來(lái)形成，但是這種方法1.硅化鎢硅化鎢熔點(diǎn)高，穩(wěn)定性好，電阻率低，在集成電路中應(yīng)用十分廣泛主要應(yīng)用在改善金屬鋁與硅之間的歐姆接觸，以及MOS器件柵極部分的金屬層2WF6+7SiH42WSix＋3SiF4+14H2Wsix其X值大約在2.6～2.8，此時(shí)電阻率較高，約700～900歐.厘米。為降低電阻率，需要經(jīng)過(guò)退火處理。461.硅化鎢硅化鎢熔點(diǎn)高，穩(wěn)定性好，電阻率低，在集成電路中應(yīng)用2.金屬鎢LPCVD淀積的鎢，作為上下金屬層間的連接物，稱為“插塞鎢”反應(yīng)一是硅將WF6內(nèi)的鎢還原出來(lái)，稱為硅還原反應(yīng)二稱為氫還原反應(yīng)反應(yīng)三稱為硅烷還原反應(yīng)如果是金屬層和硅之間的接觸，可利用反應(yīng)一進(jìn)行，如果不是則利用反應(yīng)二。反應(yīng)三是在整個(gè)表面進(jìn)行鎢的淀積，又稱“覆蓋式鎢淀積”472.金屬鎢LPCVD淀積的鎢，作為上下金屬層間的連接物，稱為PSG(PhosphosilicateGlass,磷硅玻璃),BPSG(BorophosphosilicateGlass,硼磷硅玻璃),FSG(FluorinatedSilicateGlass,氟硅玻璃)等二氧化硅原有的有序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由于硼磷雜質(zhì)（B2O3，P2O5）的加入而變得疏松，在高溫條件下某種程度上具有像液體一樣的流動(dòng)能力（Reflow）。因此BPSG薄膜具有卓越的填孔能力，并且能夠提高整個(gè)硅片表面的平坦化，從而為光刻及后道工藝提供更大的工藝范圍。

五、硅玻璃48PSG(PhosphosilicateGlass,磷硅PSG回流后平坦化的表面回流后PSG回流前PSG金屬或多晶硅Figure11.1449PSG回流后平坦化的表面回流后PSG回流前PSG金屬或多晶在磷硅玻璃中，磷以P2O5的形式存在，磷硅玻璃由P2O5和SiO2的混合物共同組成；PSG膜具有吸收和阻擋鈉離子向硅襯底擴(kuò)散的能力，大大改善了器件的穩(wěn)定性。因此在集成電路中用作鈍化膜。其不足之處是磷濃度較高時(shí)有吸潮特性，對(duì)于要永久黏附在硅片表面的磷硅玻璃來(lái)說(shuō),P2O5含量（重量比）不超過(guò)4％;濃度太低則不易達(dá)到流動(dòng)和平緩臺(tái)階的作用因此，用BPSG來(lái)代替PSG。硼的作用：降低回流溫度，回流溫度隨硼含量的增加而降低；（磷：阻擋鈉離子的作用）一般在BPSG中，硼和磷的含量各占4％，回流溫度800～950℃，比PSG降低300℃50在磷硅玻璃中，磷以P2O5的形式存在，磷硅玻璃由P2O5和SSiH4+O2SiO2+2H24POCL3+3O22P2O5+6HCL總反應(yīng)方程式(a)3SiH4＋6O2+4POCL33SiO2+2P2O5+12HCL

(b)SiH4(g)+4PH3(g)+6O2(g)→SiO2(s)+2P2O5(g)+2H2(g)(c)SiH4+2PH3+7N2O→SiO2+P2O5+5H2+7N2。PSGPSG可以用磷擴(kuò)散形成，也可以用氣相淀積形成，反應(yīng)物為硅烷SiH4和三氯氧磷POCL3在氮?dú)獾臄y帶下進(jìn)入淀積反應(yīng)室，與氧氣進(jìn)行反應(yīng)51PSGPSG可以用磷擴(kuò)散形成，也可以用氣相淀積形成，反應(yīng)物為BPSGBPSG薄膜的制備方法:等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）和次大氣壓化學(xué)氣相沉積（SAPCVD:Sub-atmosphericpressurechemicalvapordeposition）。BPSG薄膜制備主要采用SAPCVD工藝方法。Y因?yàn)槠涮羁啄芰Ω?除此之外,SACVD是沒(méi)有使用射頻所產(chǎn)生的等離子體,因而避免了等離子體引起的器件損傷52BPSGBPSG薄膜的制備方法:52硅源：正硅酸乙脂。分子式為Si(C2H5O4)，TEOS氧源：臭氧和TEOS硼源：三乙基硼/TEB，硼烷：B2H6磷源：TEPO磷酸三乙脂：(C2H5O)3PO53硅源：正硅酸乙脂。分子式為Si(C2H5O4)，TEOS53摻雜的二氧化硅作用：a）改善SiO2鈍化膜的保護(hù)特性b）可以得到高度平坦化的工藝5454155155習(xí)題什么叫化學(xué)氣相淀積？常用的CVD法有哪些？各自的優(yōu)缺點(diǎn)？如何用CVD制備SiO2，多晶硅,氮化硅ＢＰＳＧ中Ｂ和Ｐ的作用是什么？56習(xí)題什么叫化學(xué)氣相淀積？56物理氣相淀積57物理氣相淀積57物理氣相淀積（PVD）物理氣相淀積(physicalvapordeposition)，簡(jiǎn)稱PVD。是指在真空條件下，用物理的方法（即物質(zhì)的相變過(guò)程），將材料汽化成原子、分子或使其電離成離子，并通過(guò)氣相過(guò)程，在材料或工件表面沉積一層具有某些特殊性能的薄膜的技術(shù)。即以單質(zhì)的固體材料作為源（如鋁，金，鉻等），然后設(shè)法將它變?yōu)闅鈶B(tài)，再在襯底表面淀積而成薄膜。58物理氣相淀積（PVD）物理氣相淀積(physicalvap59596060616162626363VacuumchamberEvaporationMaterialSubstrateHeaterCloudSputteringMaterialSubstratePlasma64VacuumchamberEvaporationMaterPVD技術(shù)的兩種基本工藝蒸鍍法（蒸發(fā)）：在真空的環(huán)境中，用電阻加熱或電子束和激光轟擊等方法把要蒸發(fā)的材料加熱到一定溫度，使材料中分子或原子的熱振動(dòng)能量超過(guò)表面的束縛能，從而使大量分子或原子蒸發(fā)或升華，并直接沉淀在基片上形成薄膜。

濺鍍法（濺射）：利用氣體放電產(chǎn)生的正離子在電場(chǎng)作用下的高速運(yùn)動(dòng)轟擊作為陰極的靶，使靶材中的原子或分子逸出來(lái)而沉淀到被鍍材料的表面，形成所需要的薄膜。

此技術(shù)一般使用氬等惰性氣體，由在高真空中將氬離子加速以撞擊濺鍍靶材后，可將靶材原子一個(gè)個(gè)濺擊出來(lái)，并使被濺擊出來(lái)的材質(zhì)（通常為鋁、鈦或其合金）如雪片般沉積在晶圓表面。65PVD技術(shù)的兩種基本工藝蒸鍍法（蒸發(fā)）：在真空的環(huán)境中，用電1蒸發(fā)在半導(dǎo)體制造的早期，所有金屬層都是通過(guò)蒸發(fā)PVD方法淀積的。為了獲得更好的臺(tái)階覆蓋、間隙填充和濺射速度，在70年代后期，在大多數(shù)硅片制造技術(shù)領(lǐng)域?yàn)R射已取代蒸發(fā)。661蒸發(fā)在半導(dǎo)體制造的早期，所有金屬層都6767常用的幾種加熱器形狀

絲狀舟狀坩堝68常用的幾種加熱器形狀絲狀舟狀坩堝686969蒸發(fā)加熱的主要方法：(1)電阻加熱（鋁,金,鉻)(2)電子束加熱（3000℃,難熔金屬)

(3)激光加熱真空蒸發(fā)鍍膜最常用的是電阻加熱法，以電阻（燈絲、蒸發(fā)器）通過(guò)發(fā)熱的原理來(lái)加熱蒸鍍?cè)?，最高蒸發(fā)溫度達(dá)1700℃其優(yōu)點(diǎn)是加熱源的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，操作方便；缺點(diǎn)是不適用于難熔金屬和耐高溫的介質(zhì)材料。7070電子束加熱和激光加熱則能克服電阻加熱的缺點(diǎn)。電子束加熱：利用加速電子碰撞蒸發(fā)材料而使其蒸發(fā)。蒸發(fā)源配有電子腔，利用磁場(chǎng)或電場(chǎng)加速并聚焦電子束，使電子束聚集在蒸發(fā)材料的局部而形成加熱束斑，束斑溫度可達(dá)3000～6000℃。電子束的動(dòng)能變成熱能，使材料蒸發(fā)。激光加熱是利用大功率的激光作為加熱源，但由于大功率激光器的造價(jià)很高，目前只能在少數(shù)研究性實(shí)驗(yàn)室中使用。71電子束加熱和激光加熱則能克服電阻加熱的缺點(diǎn)。71濺射已成為IC制造中金屬淀積的主流工藝濺射工藝相對(duì)于蒸發(fā)工藝的優(yōu)勢(shì)在于：1.臺(tái)階覆蓋性得到改善2.輻射缺陷遠(yuǎn)小于電子束蒸發(fā)3.容易制備難熔金屬、合金材料和復(fù)合材料薄膜2濺射72濺射已成為IC制造中金屬淀積的主流工藝2濺射72濺射工作原理濺射（sputtering）又叫陰極濺射（cathodicsputtering）。通過(guò)用由稀有氣體在低真空下放電獲得的正離子轟擊置于陰極的固體表面（靶），使固體原子（或分子）從表面射出，進(jìn)而以一定能量淀積在基片上，形成薄膜73濺射工作原理737474基本濺射步驟在高真空腔等離子體中產(chǎn)生正氬離子，并向具有負(fù)電勢(shì)的靶材料加速；在加速過(guò)程中獲得動(dòng)量，并轟擊靶；離子通過(guò)物理過(guò)程從靶上撞擊出（濺射）原子，靶具有想要的材料組分；被撞擊出（濺射）的原子遷移到硅片表面（陽(yáng)極）；被濺射的原子在硅片表面凝聚形成薄膜，與靶材料相比，薄膜具有與它基本相同的材料組分；額外材料由真空泵抽走。75基本濺射步驟在高真空腔等離子體中產(chǎn)生正氬離子，并向具有負(fù)電勢(shì)簡(jiǎn)單歸納為4個(gè)1.產(chǎn)生氬氣離子并導(dǎo)向一個(gè)靶，（鋁靶材）。2.離子把靶表面的原子轟擊出來(lái)。3.被轟出的原子向硅片運(yùn)動(dòng)。4.原子在表面上成膜。76簡(jiǎn)單歸納為4個(gè)1.產(chǎn)生氬氣離子并導(dǎo)向一個(gè)靶，（鋁靶材）。濺射鍍膜的基本原理

用高能粒子（經(jīng)電場(chǎng)加速的正離子）沖擊作為陰極的固態(tài)靶，靶原子與這些高能粒子交換能量后從表面飛出，淀積在作為陽(yáng)極的硅片上，形成薄膜。

直流二極濺射臺(tái)高頻濺射臺(tái)77濺射鍍膜的基本原理直流二極濺射臺(tái)高頻濺射臺(tái)777878濺射用的轟擊粒子通常是帶正電荷的惰性氣體離子，用得最多的是氬離子。氬電離后，氬離子在電場(chǎng)加速下獲得動(dòng)能轟擊靶極。當(dāng)氬離子能量低于5電子伏時(shí),僅對(duì)靶極最外表層產(chǎn)生作用，主要使靶極表面原子吸附的雜質(zhì)脫附。當(dāng)氬離子能量達(dá)到靶極原子的結(jié)合能（約為靶極材料的升華熱）時(shí)，引起靶極表面的原子遷移，產(chǎn)生表面損傷。轟擊粒子的能量超過(guò)靶極材料升華熱的四倍時(shí)，原子被推出晶格位置成為汽相逸出而產(chǎn)生濺射。對(duì)于大多數(shù)金屬，濺射閾能約為10～25電子伏。

物理現(xiàn)象79濺射用的轟擊粒子通常是帶正電荷的惰性氣體離子，用得最多的是氬濺射在集成電路中的應(yīng)用：濺射工藝主要用于濺射刻蝕和薄膜淀積兩個(gè)方面濺射刻蝕時(shí)，被刻蝕的材料置于靶極位置，受氬離子的轟擊進(jìn)行刻蝕。濺射刻蝕時(shí)，應(yīng)盡可能從濺射室中除去濺出的靶極原子。常用的方法是引入反應(yīng)氣體，使之與濺出的靶極原子反應(yīng)生成揮發(fā)性氣體，通過(guò)真空系統(tǒng)從濺射室中排出。

80濺射在集成電路中的應(yīng)用：80淀積薄膜時(shí)，濺射源置于靶極，受氬離子轟擊后發(fā)生濺射。如果靶材是單質(zhì)的，則在襯底上生成靶極物質(zhì)的單質(zhì)薄膜；若在濺射室內(nèi)有意識(shí)地引入反應(yīng)氣體，使之與濺出的靶材原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而淀積于襯底，便可形成靶極材料的化合物薄膜。通常，制取化合物或合金薄膜是用化合物或合金靶直接進(jìn)行濺射而得。在濺射中，濺出的原子是與具有數(shù)千電子伏的高能離子交換能量后飛濺出來(lái)的，其能量較高，往往比蒸發(fā)原子高出1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，因而用濺射法形成的薄膜與襯底的粘附性較蒸發(fā)為佳。81淀積薄膜時(shí)，濺射源置于靶極，受氬離子轟擊后發(fā)生濺射。如果靶材習(xí)題1.物理氣相淀積有哪幾種？2.簡(jiǎn)述濺射工作原理82習(xí)題1.物理氣相淀積有哪幾種？82薄膜氣相淀積工藝83薄膜氣相淀積工藝1842半導(dǎo)體薄膜：Si，GaAs介質(zhì)薄膜:SiO2,BPSG,Si3N4,金屬薄膜:Al,Cu在集成電路制備中，許多材料由淀積工藝形成85半導(dǎo)體薄膜：Si，GaAs在集成電路制備3SiliconsubstrateOxide寬長(zhǎng)厚與襯底相比薄膜非常薄Figure11.4薄膜是指一種在襯底上生長(zhǎng)的薄固體物質(zhì)。如果一種固體物質(zhì)具有三維尺寸，那么薄膜是指一維尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于兩外兩維上的尺寸。86SiliconsubstrateOxide寬長(zhǎng)厚與襯底相比對(duì)薄膜的要求Desiredcomposition,lowcontaminates,goodelectricalandmechanicalproperties.組分正確，沾污少，電和機(jī)械性能好Uniformthicknessacrosswafer,andwafer-to-wafer.

每一硅片和硅片之間均勻性好3.Goodstepcoverage(“conformalcoverage”).

臺(tái)階覆蓋性好4.Goodfillingofspaces.填充性好5.Planarizedfilms.平整性好

87對(duì)薄膜的要求Desiredcomposition,lowStepCoverageIssues:88StepCoverageIssues:6FillingIssues:89FillingIssues:7Examplesorproblemsinactualstructures.a)stepcoverageinsputterdepositionofAl.b).voidsinCVDoxide90Examplesorproblemsinactual可以用深寬比來(lái)描述一個(gè)小間隙（如槽或孔）深寬比定義為間隙的深度和寬度的比值高深寬比間隙難淀積均勻厚度的膜。隨著集成電路特征尺寸的不斷減小，對(duì)于高深寬比間隙的均勻、無(wú)空洞的填充淀積工藝顯得至關(guān)重要。91可以用深寬比來(lái)描述一個(gè)小間隙（如槽或孔）深寬比定義為間隙的深TwomaintypesofdepositionmethodshavebeendevelopedandareusedinCMOStechnology:兩種主要的淀積方式?ChemicalVaporDeposition(CVD)-APCVD,LPCVD,PECVD,HDPCVD?PhysicalVaporDeposition(PVD)-evaporation,sputterdeposition化學(xué)氣相淀積物理氣相淀積區(qū)別在于：反應(yīng)物的來(lái)源是否經(jīng)過(guò)化學(xué)變化。92Twomaintypesofdepositionm9311化學(xué)氣相沉積是利用氣態(tài)化合物或化合物的混合物在基體受熱面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而在基體表面上生成不揮發(fā)的涂層?；瘜W(xué)氣相沉積(CVD)3個(gè)要點(diǎn)：1. 產(chǎn)生化學(xué)變化；2. 膜中所有的材料物質(zhì)都源于外部的源；化學(xué)氣相淀積工藝中的反應(yīng)物必須以氣相形式參加反應(yīng)。94化學(xué)氣相沉積是利用氣態(tài)化合物或化合物的混合物在基體受熱面上發(fā)CVD工藝優(yōu)點(diǎn)（1）CVD成膜溫度遠(yuǎn)低于體材料的熔點(diǎn)。因此減輕了襯底片的熱形變，抑制了缺陷生成;設(shè)備簡(jiǎn)單，重復(fù)性好；（2）薄膜的成分精確可控、配比范圍大；（3）淀積速率一般高于PVD（物理氣相淀積，如蒸發(fā)、濺射等），效率高；厚度范圍廣，由幾百埃至數(shù)毫米，可以實(shí)現(xiàn)厚膜淀積，且能大量生產(chǎn)；（4）淀積膜結(jié)構(gòu)完整、致密，良好的臺(tái)階覆蓋能力，且與襯底粘附性好。（5）CVD方法幾乎可以淀積集成電路工藝中所需要的各種薄膜，例如摻雜或不摻雜的SiO2、多晶硅、非晶硅、氮化硅、金屬(鎢、鉬)等缺點(diǎn)是淀積過(guò)程容易對(duì)薄膜表面形成污染、對(duì)環(huán)境的污染等95CVD工藝優(yōu)點(diǎn)（1）CVD成膜溫度遠(yuǎn)低于體材料的熔點(diǎn)。因此減CVD過(guò)程96CVD過(guò)程14(1)常壓化學(xué)氣相淀積（APCVD）；(2)低壓化學(xué)氣相淀積（LPCVD）；(3)等離子體輔助CVD等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積（PECVD）高密度等離子體化學(xué)氣相淀積（HDPCVD）另外還有次常壓化學(xué)氣相淀積SAPCVD（subatmospherepressureCVD）和MOCVD等。

常用的CVD技術(shù)有：97(1)常壓化學(xué)氣相淀積（APCVD）；常用的CVD技術(shù)有：1.常壓化學(xué)氣相淀積

(NPCVDNormal

Pressure

CVD)

(APCVDAtmospherePressure)

常壓化學(xué)氣相淀積(APCVD/NPCVD)是指在大氣壓下進(jìn)行的一種化學(xué)氣相淀積的方法，這是化學(xué)氣相淀積最初所采用的方法。981.常壓化學(xué)氣相淀積

(NPCVDNormal

PressAPCVD系統(tǒng)示意圖499APCVD系統(tǒng)示意圖417APCVD的缺點(diǎn)：1.硅片水平放置，量產(chǎn)受限，易污染。2.反應(yīng)速度受多種因素影響，反應(yīng)室尺寸、氣體流速、硅片位置等都會(huì)影響速度。3．均勻性不太好，所以APCVD一般用在厚的介質(zhì)淀積。APCVD系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn):具有高沉積速率，可達(dá)6000～10000埃/min通常在集成電路制程中。APCVD只應(yīng)用于生長(zhǎng)保護(hù)鈍化層。100APCVD的缺點(diǎn)：通常在集成電路制程中。APCVD只應(yīng)用于12.低壓化學(xué)汽相淀積(LPCVD)隨著半導(dǎo)體工藝特征尺寸的減小，對(duì)薄膜的均勻性要求及膜厚的誤差要求不斷提高，出現(xiàn)了低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)。低壓化學(xué)氣相淀積是指系統(tǒng)工作在較低的壓強(qiáng)下(一般在100Pa以下)的一種化學(xué)氣相淀積的方法。LPCVD技術(shù)不僅用于制備硅外延層，還廣泛用于各種無(wú)定形鈍化膜及多晶硅薄膜的淀積，是一種重要的薄膜淀積技術(shù)。1012.低壓化學(xué)汽相淀積(LPCVD)隨著半導(dǎo)體10220在這個(gè)系統(tǒng)中沉積室(depositionchamber)是由石英管(quartztube)所構(gòu)成，而芯片則是豎立于一個(gè)特制的固定架上，可以擴(kuò)大裝片量。在LPCVD系統(tǒng)中須要安裝一個(gè)抽真空系統(tǒng)，使沉積室內(nèi)保持在所設(shè)定的低壓狀況，并且使用壓力計(jì)來(lái)監(jiān)控制程壓力103在這個(gè)系統(tǒng)中沉積室(depositionchamber)是LPCVD系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：具有優(yōu)異的薄膜均勻度，以及較佳的階梯覆蓋能力，并且可以沉積大面積的芯片；LPCVD的缺點(diǎn)：沉積速率較低，而且經(jīng)常使用具有毒性、腐蝕性、可燃性的氣體。由于LPCVD所沉積的薄膜具有較優(yōu)良的性質(zhì)，因此在集成電路制程中LPCVD是用以成長(zhǎng)單晶薄膜及其對(duì)品質(zhì)要求較高的薄膜。

104LPCVD系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：具有優(yōu)異的薄膜均勻度，以及較佳的階梯覆

APCVD生長(zhǎng)速率快，但成膜均勻性不好，容易產(chǎn)生影響薄膜質(zhì)量的微粒，基本不應(yīng)用于集成電路制造。LPCVD反應(yīng)系統(tǒng)一般要求溫度在650℃以上，不能應(yīng)用到后段。

后段工藝中薄膜生長(zhǎng)的反應(yīng)溫度較低，需引入額外的非熱能能量或降低反應(yīng)所需激活能以得到足夠反應(yīng)能量。10523前者代表是PECVD和HDPCVD，等離子體提供的能量大大降低反應(yīng)所需熱能，從而降低反應(yīng)溫度到400℃以下；后者代表是采用TEOS與O3反應(yīng)系統(tǒng)的SACVD，由于O3在較低溫度下就可以提供氧自由基，反應(yīng)所需激活能小于TEOS與O2系統(tǒng)，因此較低溫度下也可以提供足夠的淀積速率。106前者代表是PECVD和HDPCVD，等離子體提供的能量大大降等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)是指采用高頻等離子體驅(qū)動(dòng)的一種氣相淀積技術(shù)，是一種射頻輝光放電的物理過(guò)程和化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合的技術(shù)。該氣相淀積的方法可以在非常低的襯底溫度下淀積薄膜，例如在鋁(AL)上淀積Si02。工藝上PECVD主要用于淀積絕緣層。3.等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積

PCVD或PECVD：Plasma-enhancedCVD107等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)是指采PECVD是在低壓氣體上施加一個(gè)高頻電場(chǎng)，使氣體電離，產(chǎn)生等離子體。等離子體中的電子和離子，在電場(chǎng)作用下，不斷旋轉(zhuǎn)和運(yùn)動(dòng)，獲得能量而被加速。這些高能粒子與反應(yīng)氣體分子、原子不斷發(fā)生碰撞，使反應(yīng)氣體電離或被激活成性質(zhì)活潑的活性基團(tuán)。高化學(xué)活性的反應(yīng)物可使成膜反應(yīng)在較低溫度下進(jìn)行。108PECVD是在低壓氣體上施加一個(gè)高頻電場(chǎng)，使氣體電離，產(chǎn)生等熱板式PECVD反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖109熱板式PECVD反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖27PECVD的沉積原理與一般的CVD之間并沒(méi)有太大的差異。等離子體中的反應(yīng)物是化學(xué)活性較高的離子或自由基，而且襯底表面受到離子的撞擊也會(huì)使得化學(xué)活性提高。這兩項(xiàng)因素都可促進(jìn)基板表面的化學(xué)反應(yīng)速率，因PECVD在較低的溫度即可沉積薄膜。在集成電路制程中，PECVD通常是用來(lái)沉積SiO2與Si3N4等介電質(zhì)薄膜。PECVD的主要優(yōu)點(diǎn)是具有較低的沉積溫度下達(dá)到高的沉積速率110281. 更低的工藝溫度(250–450℃)；2. 對(duì)高的深寬比間隙有好的填充能力(用高密度等離子體)；3. 淀積的膜對(duì)硅片有優(yōu)良的黏附能力；4. 高的淀積速率；5. 少的針孔和空洞，因?yàn)橛懈叩哪っ芏龋?. 工藝溫度低，因而應(yīng)用范圍廣。

CVD過(guò)程中使用等離子體的好處1111. 更低的工藝溫度(250–450℃)；CVD過(guò)程各種類型CVD反應(yīng)器及其主要特點(diǎn)112各種類型CVD反應(yīng)器及其主要特點(diǎn)30典型物質(zhì)淀積簡(jiǎn)介SiO2生長(zhǎng)：低溫CVD氧化層：低于500℃中等溫度淀積：500～800℃高溫淀積：900℃左右一、二氧化硅（SiO2）薄膜113典型物質(zhì)淀積簡(jiǎn)介SiO2生長(zhǎng)：一、二氧化硅（SiO2）薄膜31.SiO2的用途非摻雜SiO2:用于離子注入或擴(kuò)散的掩蔽膜，多層金屬化層之間的絕緣，場(chǎng)區(qū)氧化層摻雜SiO2:用于器件鈍化，磷硅玻璃回流，將摻磷、硼或砷的氧化物用作擴(kuò)散源1141.SiO2的用途非摻雜SiO2:用于離子注入或擴(kuò)散的掩蔽膜2.淀積SiO2的方法:硅烷法和TEOS法A.硅烷和氧反應(yīng)低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)：＜500℃SiH4+O2SiO2+2H24PH3+5O22P2O5+6H2（鈍化層sio2）

400℃400℃1152.淀積SiO2的方法:硅烷法和TEOS法400℃400℃3TEOS是正硅酸乙脂。分子式為Si(C2H5O)4，室溫下是一種液體?？梢灾苯臃纸馍蒘iO2層。650～750℃Si(OC2H5)4

SiO2+4C2H4+2H2用TEOS分解法具有溫度低，均勻性好，臺(tái)階覆蓋優(yōu)良、膜質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)另一種是通過(guò)TEOS與O2/O3反應(yīng)，來(lái)得到SiO2。Si(OC2H5)4+O2→SiO2+副產(chǎn)物，產(chǎn)物平整度很好，但反應(yīng)溫度一般大于600℃。116650～750℃Si(OC2H5)4臭氧（O3）包含三個(gè)氧原子，比氧氣有更強(qiáng)的反應(yīng)活性，因此，這步工藝可以不用等離子體，在低溫下（如400℃）進(jìn)行，因?yàn)椴恍枰入x子體，O3就能使TEOS分解，因此反應(yīng)可以在常壓（APCVD,760托）或者亞常壓(SAPCVD，600托)下。所以用O3代替O2與TEOS反應(yīng)可以大大降低反應(yīng)溫度。通過(guò)降低反應(yīng)所需激活能以得到足夠反應(yīng)能量。因此用在集成電路制造后段工藝中。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于高的深寬比槽有良好的覆蓋填充能力。

缺點(diǎn)：SiO2膜多孔，因而通常需要回流來(lái)去掉潮氣并增加膜密度。用TEOS－O3淀積SiO2117臭氧（O3）包含三個(gè)氧原子，比氧氣有更強(qiáng)的反應(yīng)活性，因此，這APCVDTEOS-O3改善后的臺(tái)階覆蓋118APCVDTEOS-O3改善后的臺(tái)階覆蓋3611937二、氮化硅薄膜1.氮化硅薄膜在集成電路中的主要應(yīng)用,有三個(gè)方面:(1)用作為硅選擇氧化和等平面氧化的氧化掩膜；(2)鈍化膜；(3)電容介質(zhì)。氮化硅的化學(xué)汽相淀積：中等溫度(780～820℃)的LPCVD或低溫(300℃)PECVD方法淀積120二、氮化硅薄膜1.氮化硅薄膜在集成電路中的主要應(yīng)用,有三個(gè)方2.低壓化學(xué)氣相淀積氮化硅薄膜A、氮化硅的低壓淀積方程式：氮化硅的低壓化學(xué)氣相淀積主要通過(guò)硅烷、二氯二氫硅與氨在700-8000C溫度范圍內(nèi)反應(yīng)生成。主要反應(yīng)式如下LPCVD3SiH2Cl2+7NH3Si3N4+3NH4CL+3HCl+6H2

PECVD3SiH4+4NH3Si3N4+12H2

1212.低壓化學(xué)氣相淀積氮化硅薄膜393.等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積氮化硅薄膜A、等離子淀積優(yōu)點(diǎn)及方程式：等離子增強(qiáng)CVD的突出優(yōu)點(diǎn)是淀積溫度低，最常用的溫度是300－3500C。等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積氮化硅，常由SiH4與氨或SiH4與氮在氬等離子氣氛下反應(yīng)，其反應(yīng)式如下：

SiH4+NH3→SiNH+3H2

２SiH4+N2→2SiNH+3H2

1223.等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積氮化硅薄膜A、等離子淀積優(yōu)點(diǎn)及方用LPCVD和PECVD氮化硅的性質(zhì)123用LPCVD和PECVD氮化硅的性質(zhì)41高密度等離子體淀積腔Photo11.4

124高密度等離子體淀積腔Photo11.442

多晶硅的化學(xué)汽相淀積：利用多晶硅替代金屬鋁作為MOS器件的柵極是MOS集成電路技術(shù)的重大突破之一，它比利用金屬鋁作為柵極的MOS器件性能得到很大提高，而且采用多晶硅柵技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)源漏區(qū)自對(duì)準(zhǔn)離子注入，使MOS集成電路的集成度得到很大提高。三.多晶硅薄膜125多晶硅的化學(xué)汽相淀積：利用多晶硅替代金

淀積多晶硅淀積多晶硅一般采用化學(xué)汽相淀積（LPCVD）的方法。利用化學(xué)反應(yīng)在硅片上生長(zhǎng)多晶硅薄膜。適當(dāng)控制壓力、溫度并引入反應(yīng)的蒸汽，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，便可在硅表面淀積一層高純度的多晶硅。

126淀積多晶硅44四、硅化鎢金屬電極引線，大多用PVD方法來(lái)形成，但是這種方法形成的金屬薄膜階梯覆蓋能力不好。因此除了金屬鋁以外，其他金屬的淀積全部用CVD法127四、硅化鎢金屬電極引線，大多用PVD方法來(lái)形成，但是這種方法1.硅化鎢硅化鎢熔點(diǎn)高，穩(wěn)定性好，電阻率低，在集成電路中應(yīng)用十分廣泛主要應(yīng)用在改善金屬鋁與硅之間的歐姆接觸，以及MOS器件柵極部分的金屬層2WF6+7SiH42WSix＋3SiF4+14H2Wsix其X值大約在2.6～2.8，此時(shí)電阻率較高，約700～900歐.厘米。為降低電阻率，需要經(jīng)過(guò)退火處理。1281.硅化鎢硅化鎢熔點(diǎn)高，穩(wěn)定性好，電阻率低，在集成電路中應(yīng)用2.金屬鎢LPCVD淀積的鎢，作為上下金屬層間的連接物，稱為“插塞鎢”反應(yīng)一是硅將WF6內(nèi)的鎢還原出來(lái)，稱為硅還原反應(yīng)二稱為氫還原反應(yīng)反應(yīng)三稱為硅烷還原反應(yīng)如果是金屬層和硅之間的接觸，可利用反應(yīng)一進(jìn)行，如果不是則利用反應(yīng)二。反應(yīng)三是在整個(gè)表面進(jìn)行鎢的淀積，又稱“覆蓋式鎢淀積”1292.金屬鎢LPCVD淀積的鎢，作為上下金屬層間的連接物，稱為PSG(PhosphosilicateGlass,磷硅玻璃),BPSG(BorophosphosilicateGlass,硼磷硅玻璃),FSG(FluorinatedSilicateGlass,氟硅玻璃)等二氧化硅原有的有序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由于硼磷雜質(zhì)（B2O3，P2O5）的加入而變得疏松，在高溫條件下某種程度上具有像液體一樣的流動(dòng)能力（Reflow）。因此BPSG薄膜具有卓越的填孔能力，并且能夠提高整個(gè)硅片表面的平坦化，從而為光刻及后道工藝提供更大的工藝范圍。

五、硅玻璃130PSG(PhosphosilicateGlass,磷硅PSG回流后平坦化的表面回流后PSG回流前PSG金屬或多晶硅Figure11.14131PSG回流后平坦化的表面回流后PSG回流前PSG金屬或多晶在磷硅玻璃中，磷以P2O5的形式存在，磷硅玻璃由P2O5和SiO2的混合物共同組成；PSG膜具有吸收和阻擋鈉離子向硅襯底擴(kuò)散的能力，大大改善了器件的穩(wěn)定性。因此在集成電路中用作鈍化膜。其不足之處是磷濃度較高時(shí)有吸潮特性，對(duì)于要永久黏附在硅片表面的磷硅玻璃來(lái)說(shuō),P2O5含量（重量比）不超過(guò)4％;濃度太低則不易達(dá)到流動(dòng)和平緩臺(tái)階的作用因此，用BPSG來(lái)代替PSG。硼的作用：降低回流溫度，回流溫度隨硼含量的增加而降低；（磷：阻擋鈉離子的作用）一般在BPSG中，硼和磷的含量各占4％，回流溫度800～950℃，比PSG降低300℃132在磷硅玻璃中，磷以P2O5的形式存在，磷硅玻璃由P2O5和SSiH4+O2SiO2+2H24POCL3+3O22P2O5+6HCL總反應(yīng)方程式(a)3SiH4＋6O2+4POCL33SiO2+2P2O5+12HCL

(b)SiH4(g)+4PH3(g)+6O2(g)→SiO2(s)+2P2O5(g)+2H2(g)(c)SiH4+2PH3+7N2O→SiO2+P2O5+5H2+7N2。PSGPSG可以用磷擴(kuò)散形成，也可以用氣相淀積形成，反應(yīng)物為硅烷SiH4和三氯氧磷POCL3在氮?dú)獾臄y帶下進(jìn)入淀積反應(yīng)室，與氧氣進(jìn)行反應(yīng)133PSGPSG可以用磷擴(kuò)散形成，也可以用氣相淀積形成，反應(yīng)物為BPSGBPSG薄膜的制備方法:等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）和次大氣壓化學(xué)氣相沉積（SAPCVD:Sub-atmosphericpressurechemicalvapordeposition）。BPSG薄膜制備主要采用SAPCVD工藝方法。Y因?yàn)槠涮羁啄芰Ω?除此之外,SACVD是沒(méi)有使用射頻所產(chǎn)生的等離子體,因而避免了等離子體引起的器件損傷134BPSGBPSG薄膜的制備方法:52硅源：正硅酸乙脂。分子式為Si(C2H5O4)，TEOS氧源：臭氧和TEOS硼源：三乙基硼/TEB，硼烷：B2H6磷源：TEPO磷酸三乙脂：(C2H5O)3PO135硅源：正硅酸乙脂。分子式為Si(C2H5O4)，TEOS53摻雜的二氧化硅作用：a）改善SiO2鈍化膜的保護(hù)特性b）可以得到高度平坦化的工藝136541137155習(xí)題什么叫化學(xué)氣相淀積？常用的CVD法有哪些？各自的優(yōu)缺點(diǎn)？如何用CVD制備SiO2，多晶硅,氮化硅ＢＰＳＧ中Ｂ和Ｐ的作用是什么？138習(xí)題什么叫化學(xué)氣相淀積？56物理氣相淀積139物理氣相淀積57物理氣相淀積（PVD）物理氣相淀積(physicalvapordeposition)，簡(jiǎn)稱PVD。是指在真空條件下，用物理的方法（即物質(zhì)的相變過(guò)程），將材料汽化成原子、分子或使其電離成離子，并通過(guò)氣相過(guò)程，在材料或工件表面沉積一層具有某些特殊性能的薄膜的技術(shù)。即以單質(zhì)的固體材料作為源（如鋁，金，鉻等），然后設(shè)法將它變?yōu)闅鈶B(tài)，再在襯底表面淀積而成薄膜。140物理氣相淀積（PVD）物理氣相淀積(physicalvap1415914260143611446214563VacuumchamberEvaporationMaterialSubstrateHeaterCloudSputteringMaterialSubstratePlasma146VacuumchamberEvaporationMaterPVD技術(shù)的兩種基本工藝蒸鍍法（蒸發(fā)）：在真空的環(huán)境中，用電阻加熱或電子束和激光轟擊等方法把要蒸發(fā)的材料加熱到一定溫度，使材料中分子或原子的熱振動(dòng)能量超過(guò)表面的束縛能，從而使大量分子或原子蒸發(fā)或升華，并直接沉淀在基片上形成薄膜。

濺鍍