PVD薄膜沉積技術
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PVD薄膜沉積技術
1.薄膜技術
IC中的薄膜
外延Si
介質膜：場氧化、柵氧化膜、USG、BPSG、PSG、層間介質膜、鈍化膜、high K、lowK、淺槽隔離....
金屬膜：AI、Ti、Cu、Wu、Ta.......
多晶硅
金屬硅化物
氧化膜的應用例
| 半導體應用 | 典型的氧化物厚度（A） |
柵氧（0.18μm工藝） | 20~60 |
| 電容器的電介質 | 5~100 |
| 摻雜掩蔽的氧化物 | 400~1200依賴于摻雜劑、注入能量、時間、溫度 |
| STI隔離氧化物 | 150 |
| LOCOS墊氧 | 200~500 |
| 場氧 | 2500~15000 |
STI—淺槽隔離，LOCOS—晶體管之間的電隔離，局部氧化墊氧—為氮化硅提供應力減小
薄膜材料及性能的要求
各種成膜技術及材料
物理氣相沉積PVD——蒸發法
物理氣相沉積PVD—濺射法
高能粒子（Ar離子）撞擊具有高純度的靶材料固體平板，撞擊出原子。這些原子再穿過真空，沉積在硅片上凝聚形成薄膜。
1852年第1次發現濺射現象，濺射的臺階覆蓋比蒸發好， 輻射缺陷遠少于電子束蒸發，制作復合膜和合金時性能更好，是目前金屬膜沉積的主要方法
優點：
具有保持復雜合金原組分的能力、能夠沉積難熔金屬、能夠在大尺寸硅片上形成均勻薄膜、可多腔集成，有清除表面與氧化層能力、有良好臺階覆蓋和間隙填充能力。
化學氣相沉積CVD
適用范圍廣泛（絕緣膜、半導體膜等），是外延生長的基礎
硅膜
—外延硅、多晶硅、非晶硅
介質膜
—氧化硅
—氮化硅
—氮氧化硅
—磷硅玻璃PSG、BPSG
金屬膜
—W、Cu、Ti、TiN
化學氣相沉積——AP-CVD
AP-CVD:常壓化學氣相沉積（(Atmospheric Pressure CVD)
剛開始的CVD工藝、反應器設計簡單
APCVD發生在質量輸運限制區域
允許高的淀積速度，1000A/min，一般用于厚膜沉積
APCVD的主要缺點是顆粒的形成
產量高、均勻性好、可用于大尺寸硅片
主要用于沉積SiO2和摻雜的SiO2
氣體消耗高，需要經常清潔反應腔
沉積膜通常臺階覆蓋能力差
化學氣相沉積——LP-CVD
SiO2:做層間介質、淺槽隔離的填充物和側墻
氮化硅：做鈍化保護層或掩膜材料
多晶硅：做柵電極或電阻
氧化氮化硅：兼有氧化硅和氮化硅的優點，改善熱穩定性、抗斷裂能力、降低膜能力
化學氣相沉積——PE-CVD、HDP-CVD
PE-CVD:等離子體增強CVD
HDP-CVD:高密度等離子體CVD
更低的工藝溫度（250~450℃）
對高的深寬比間隙有好的填充能力
優良的粘附能力
高的淀積速率
少的針孔和空洞，高的膜密度
主要用于淀積絕緣層，RF頻率通常低于1MHz
應用例：
沉積金屬互連間的絕緣層SiO2：硅烷+氧化劑
沉積金屬W:WF6+3H2=W+6HF
沉積銅阻擋層TiN：6TiCI4+8NH3——6TiN+24HCI
來源：佑倫真空