第五章化学气向淀积（CVD）5.1引言5.2化学汽相淀积方法5.3二氧化硅5.4多晶硅5.5氮化硅5.6其他材料5.7摘要及展望5.1引言薄膜技术是IC制造中的重要工艺之一。薄膜制备技术物理淀积：蒸发、溅射、分子束外延等薄膜淀积化学液相淀积:电镀、化学镀等化学淀积化学气相淀积等化学汽相淀积CVD（ChemicalVaporDeposition）：一种或数种物质气体，以某种方式激活后，在衬底表面发生化学反应，淀积出所需固体薄膜的技术。CVD的优越性：薄膜淀积温度低，成分及厚度易控，均匀性，重复好，台阶覆盖性优良，使用范围广等。CVD在IC制造中的应用：局部氧化掩膜（Si3N4）,MOSICSTI，SidewallSpacer,多层互连介质，器件表面钝化膜，固-固扩散源,多层金属间W塞互连等。5.2CVD淀积方法介绍1.淀积方式分类按反应温度分类：低温CVD（200-500℃）中温CVD（500-1000℃）高温CVD（1000-1300℃）按反应室气压分类：常压：APCVD低压：LPCVD按反应室壁温分类：冷壁CVD；热壁CVD按反应激活方式分类：热激活等离子激活光激活2.CVD系统介绍竖式卧式连续式(1)APCVD：竖式及卧式CVD系统淀积膜均匀性差，生产效率低。连续式结构紧凑，生产效率高，薄膜厚度及均匀性好，生产成本低，适应生产需求。承板和喷嘴需要经常清洗APCVD的应用：可淀积钝化膜及多层互连金属间介质……(2)LPCVD：LPCVD的优越性：反应剂的MFP较大，膜厚均匀性好，淀积膜的质量优于APCVD。LPCVD的缺点：淀积温度对淀积速率影响大，低压下DG，hG增大1000倍，hG>>ks，处于反应控制。（电阻炉导致腔壁淀积物剥落）hGksNGOhGksNGONGOVVhkNVksNhGksNSiGsSiSlLPCVD的应用：淀积于多晶硅上作绝缘层，固-固扩散源……（3）PECVD：优越性：淀积温度低缺点：淀积膜的致密性差应用：可淀积多层金属互连间的介质及钝化层3.CVD的安全系统密封性好废气处理严格5.3二氧化硅5.3.1淀积方法：(1)低温APCVDSiH4+O2→SiO2+2H2(～400℃)4PH3+5O2→2P2O5+6H2(～400℃)B2H6+3O2→B2O3+3H2O(～400℃)淀积过程可同时掺杂，淀积温度低，可作钝化层及金属互连层间介质，台阶覆盖性差，器壁、喷口的松散物易污染衬底表面。(2)LPCVDSi(OC2H5)4→SiO2+副产物(650-750℃)优点：淀积膜厚度均匀性好，台阶覆盖性好，质量极好。缺点：淀积温度较高，不能在低熔点金属(Al等)上淀积。应用：淀积于Poly-Si上作介质，淀积场氧化层……Si(OC2H5)4常温下为液态，其沸点：167℃，所以源温需高于沸点。SiCl2H2+2N2O→SiO2+2N2+2HCl(910℃)（3）PECVD•化学反应：•优越性及应用：反应温度极低，可作多层金属互连间介质。•PECVD系统：5.3.2淀积参数对膜的影响1.淀积速率(1)反应气体种类V∝exp(-Ea/KT)(2)反应气体分压SiH4+2O2→SiO2+2H2OPSiH4↑→V↑（PSiH4过高→表面雾化）PO2↑→V↑(V<Vmax)PO2↑→V↓(V>Vmax)Si(OC2H5)4→SiO2+副产物PTEOS↑→V↑2.掺杂量(1)（PH3/SiH4）↑→N↑(T为常数)(2)T↑→N↓(PH3/SiH4为常数)(3)O2:(SiH4+PH3)↑→N↑(T为常数)3.淀积膜的应力淀积膜自身应力应力σ薄膜与衬底热膨胀系数不同(1)掺杂浓度的影响：NP↑→σPSG↓(2)淀积速率的影响：V↑→σ↑(3)淀积温度的影响：T↑→σ↓5.3.3台阶覆盖与PSG回流1.台阶覆盖情况：(1)共形覆盖-吸附于表面的反应剂或反应中间产物，在最终反应前，能沿表面快速迁移。(2)非共形覆盖1-反应剂吸附后，不发生显著的表面迁移就完成反应淀积。（平均自由程大于台阶尺寸）(3)非共形覆盖2-气体分子自由程小于台阶高度，被吸附后又不产生表面迁移。2.PSG回流(1)非共形覆盖→回流→共形复盖(2)掺杂SiO2(如：PSG，BP