第六章 化學(xué)氣相沉積 硅集成電路工藝基礎(chǔ)教學(xué)課件

1、第六章 化學(xué)氣相沉積 化學(xué)氣相淀積(Chemical Vapor Deposition)，簡(jiǎn)稱CVD，是把含有構(gòu)成薄膜元素的氣態(tài)反響劑或者液態(tài)反響劑的蒸氣，以合理的流速引入反響室，在襯底外表發(fā)生化學(xué)反響并在襯底上淀積薄膜。是制備薄膜的一種重要方法。CVD的應(yīng)用、CVD模型、化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)、CVD多晶硅的特性和沉積方法、CVD二氧化硅的特性和沉積方法、CVD氮化硅的特性和沉積方法、金屬的化學(xué)氣相沉積主要內(nèi)容 CVD模型化學(xué)氣相沉積的主要步驟： (1)反響劑氣體(或被惰性氣體稀釋的反響劑) 以合理的流速被輸送到反響室內(nèi)，氣流從入口進(jìn)入反響室并以平流形式向出口流動(dòng)，平流區(qū)也稱為主氣流區(qū)，其氣體流速

2、是不變的。 (2)反響劑從主氣流區(qū)以擴(kuò)散方式通過邊界層到達(dá)襯底外表，邊界層是主氣流區(qū)與硅片外表之間氣流速度受到擾動(dòng)的氣體薄層。 (3)反響劑被吸附在硅片的外表，成為吸附原子(分子)。 (4)吸附原子(分子)在襯底外表發(fā)生化學(xué)反響，生成薄膜的根本元素并淀積成薄膜。 (5)化學(xué)反響的氣態(tài)副產(chǎn)物和未反響的反響劑離開襯底外表，進(jìn)入主氣流區(qū)被排出系統(tǒng)。6.1.1 CVD的根本過程(1) 在淀積溫度下，反響劑必須具備足夠高的蒸氣壓。(2) 淀積物本身必須具有足夠低的蒸氣壓，這樣才能保證在整個(gè)淀積過程中，薄膜能夠始終留在襯底外表上。(3) 除淀積物外，反響的其他產(chǎn)物必須是揮發(fā)性的。(4) 化學(xué)反響的氣態(tài)副產(chǎn)

3、物不能進(jìn)入薄膜中。盡管在一些情況下是不可防止的(5) 淀積溫度必須足夠低以防止對(duì)先前工藝產(chǎn)生影響。(6) 化學(xué)反響應(yīng)該發(fā)生在被加熱的襯底外表，如果在氣相中發(fā)生化學(xué)反響，將導(dǎo)致過早核化，降低薄膜的附著性和密度、增加薄膜的缺陷、降消沉積速率、浪費(fèi)反響氣體等。CVD的化學(xué)反響必須滿足的條件6.1.2 邊界層理論泊松流：如果假設(shè)沿主氣流方向沒有速度梯度，而沿垂直氣流方向的流速為拋物線型變化，這就是著名的泊松流(Poisseulle Flow)。 氣體從反響室左端以均勻柱形流進(jìn)，并以完全展開的拋物線型流出。 由于CVD反響室的氣壓很高，可以認(rèn)為氣體是黏滯性的，氣體分子的平均自由程遠(yuǎn)小于反響室的幾何尺寸。

4、 黏滯性氣體流過靜止的硅片外表或者反響室的側(cè)壁時(shí)，由于摩擦力的存在，使緊貼硅片外表或者側(cè)壁的氣流速度為零，在離外表或側(cè)壁一 定距離處，氣流速度平滑地過渡到最大氣流速度Um，即主氣流速度，在主氣流區(qū)域內(nèi)的氣體流速是均一的。 在靠近硅片外表附近就存在一個(gè)氣流速度受到擾動(dòng)的薄層，在垂直氣流方向存在很大的速度梯度。邊界層厚度(x)：定義為從速度為零的硅片外表到氣流速度為0.99 Um的區(qū)域厚度。(x)與距離x之間的關(guān)系可以表示為 其中，是氣體的黏滯系數(shù)，為氣體的密度，圖中的虛線是氣流速度U到達(dá)主氣流速度Um的99的連線，也就是邊界層的邊界位置。 因發(fā)生化學(xué)反響，緊靠硅片外表的反響劑濃度降低，沿垂直氣流

5、方向還存在反響劑的濃度梯度，反響劑將以擴(kuò)散形式從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)運(yùn)動(dòng)。邊界層：氣流速度受到擾動(dòng)并按拋物線型變化，同時(shí)還存在反響劑濃度梯度的薄層，稱為邊界層、附面層、滯流層。邊界層 設(shè)L為基片的長(zhǎng)度，邊界層的平均厚度可以表示為 或者 其中Re為氣體的雷諾數(shù)，無量綱，它表示流體運(yùn)動(dòng)中慣性效應(yīng)與黏滯效應(yīng)的比。對(duì)于較低的Re值(如小于2000)，氣流為平流型，即在反響室中沿各外表附近的氣體流速足夠慢。對(duì)于較大的Re值，氣流的形式為湍流，應(yīng)當(dāng)加以防止。在商用的CVD反響器中，雷諾數(shù)很低(低于100)，氣流幾乎始終是平流。6.1.3 Grove模型流密度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過單位面積的原子或分子數(shù)F1：反響劑

6、從主氣流到襯底外表的流密度F2 ：反響劑在外表反響后淀積成固態(tài)薄膜的流密度 假定流密度F1正比于反響劑在主氣流中的濃度Cg與在硅外表處的濃度Cs之差，那么流密度F1可表示為 比例系數(shù)hg被稱為氣相質(zhì)量輸運(yùn)(轉(zhuǎn)移)系數(shù)。 Grove模型：1966年，Grove建立。認(rèn)為控制薄膜淀積速率的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)是： 一是反響劑在邊界層中的輸運(yùn)過程； 二是反響劑在襯底外表上的化學(xué)反響過程。 假定在外表經(jīng)化學(xué)反響淀積成薄膜的速率正比于反響劑在外表的濃度Cs，那么流密度F2可表示為： ks為外表化學(xué)反響速率常數(shù)。在穩(wěn)定狀態(tài)下，兩個(gè)流密度應(yīng)當(dāng)相等，即Fl=F2=F。可得到兩種極限情況：當(dāng)hgks時(shí)，Cs趨向于Cg，

7、從主氣流輸運(yùn)到硅片外表的反響劑數(shù)量大于在該溫度下外表化學(xué)反響需要的數(shù)量，淀積速率受外表化學(xué)反響速率控制。當(dāng)hgks，淀積速率由ks限制，而ks隨著溫度的升高而變大。當(dāng)溫度高過某個(gè)值之后，淀積速率趨向于穩(wěn)定，淀積速率由通過邊界層輸運(yùn)到外表的反響劑速率所決定，而hg值對(duì)溫度不太敏感。 在由質(zhì)量輸運(yùn)速度控制的淀積過程中，對(duì)溫度的控制不必很嚴(yán)格，因?yàn)榭刂票∧さ矸e速率的是質(zhì)量輸運(yùn)過程，質(zhì)量輸運(yùn)過程對(duì)溫度的依賴性非常小。 襯底各處的反響劑濃度應(yīng)當(dāng)相等，這一點(diǎn)非常重要，應(yīng)嚴(yán)格控制。 右圖給出由實(shí)驗(yàn)中得到的硅膜淀積速率與溫度倒數(shù)的關(guān)系。 在低溫條件下hgks，淀積速率由ks限制，薄膜淀積速率與溫度之間遵循著指

8、數(shù)關(guān)系。隨著溫度的上升，ks隨著溫度的升高而變大，淀積速率也隨之加快。 當(dāng)溫度繼續(xù)升高，淀積速率趨向于穩(wěn)定，這是因?yàn)榉错懠涌?，淀積速率轉(zhuǎn)由輸運(yùn)控制，而hg值對(duì)溫度不太敏感。外表化學(xué)反響控制過程 統(tǒng)一的淀積速率需要有一個(gè)恒定的反響速率，在受外表化學(xué)反響速度控制的CVD工藝中，溫度是一個(gè)重要的參數(shù)，溫度控制就成為一個(gè)重要指標(biāo)。 例如在LPCVD反響系統(tǒng)中，硅片可以緊密地排列，因?yàn)榇讼到y(tǒng)淀積速率是由外表化學(xué)反響速度控制。、化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)CVD系統(tǒng)通常包含如下子系統(tǒng)： 氣態(tài)源或液態(tài)源； 氣體輸入管道； 氣體流量控制系統(tǒng)； 反響室； 基座加熱及控制系統(tǒng)(有些系統(tǒng)的反響激活能通過其他方法引入)； 溫度控

9、制及測(cè)量系統(tǒng)等。LPCVD和PECVD系統(tǒng)還包含減壓系統(tǒng)。6.2.1 CVD的氣體源在CVD過程中，可以用氣態(tài)源也可以用液態(tài)源。目前氣態(tài)源正在被液態(tài)源所取代：相對(duì)于有毒、易燃、腐蝕性強(qiáng)的氣體，液態(tài)源會(huì)更平安一些；液體的氣壓比氣體的氣壓要小的多，因此在泄漏事故當(dāng)中，液體產(chǎn)生致命的危險(xiǎn)比較??；除了平安考慮之外，許多薄膜采用液體源淀積時(shí)有較好的特性。液態(tài)源的輸送，一般是通過下面幾種方式實(shí)現(xiàn)的：冒泡法；加熱液態(tài)源；液態(tài)源直接注入法。 液態(tài)源的普遍輸送方式是冒泡法。攜帶氣體(氮?dú)?、氫氣、氬?通過準(zhǔn)確控制溫度的液態(tài)源，冒泡后將反響劑攜帶到反響室中。 攜帶反響劑的氣體流量是由流量計(jì)精確控制，所攜帶反響劑的

10、數(shù)量是由液態(tài)源的溫度及攜帶氣體的流速等因素決定。 冒泡法冒泡法的缺點(diǎn)：如果反響劑的飽和蒸汽壓對(duì)溫度的變化比較敏感，就會(huì)給控制反響劑的濃度帶來困難；如果在很低氣壓下輸送反響劑，在液態(tài)源和反響室之間，反響劑容易凝聚，所以運(yùn)輸管道必須加熱。當(dāng)前已有幾種改進(jìn)方法：直接氣化系統(tǒng)：加熱反響源，將因受熱而氣化的反響劑，由質(zhì)量流量控制系統(tǒng)控制，通過被加熱的氣體管道直接輸送到反響室。液態(tài)源直接注入法：保存在室溫下的液態(tài)源，使用時(shí)先注入到氣化室中，在氣化室中氣化后直接輸送到反響室中。6.2.2 質(zhì)量流量控制系統(tǒng) CVD系統(tǒng)要求進(jìn)入反響室的氣流速度是精確可控的。 氣體流量控制方法：通過控制反響室的氣壓來控制氣體流量

11、；由質(zhì)量流量控制系統(tǒng)直接控制氣體流量。 質(zhì)量流量控制系統(tǒng)主要包括質(zhì)量流量計(jì)和閥門。它們位于氣體源和反響室之間，而質(zhì)量流量計(jì)是質(zhì)量控制系統(tǒng)中最核心的部件。 氣體流量的單位是：體積/時(shí)間，這里的體積是在標(biāo)準(zhǔn)溫度和標(biāo)準(zhǔn)氣壓下的體積，1cm3/min的氣體流量就是指在溫度為273K、1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下、每分鐘通過lcm3體積的氣體。6.2.3 反響室的熱源反響室的側(cè)壁溫度為Tw，放置硅片的基座溫度為Ts熱壁式CVD系統(tǒng)：Tw等于Ts冷壁式CVD系統(tǒng)： Tw小于Ts 冷壁系統(tǒng)能夠降低在側(cè)壁上的淀積，減小了反響劑的損耗，也減小壁上顆粒剝離對(duì)淀積薄膜質(zhì)量的影響。第一類是電阻加熱法：利用纏繞在反響管外側(cè)的電阻絲

12、加熱，反響室側(cè)壁與硅片溫度相等，形成一個(gè)熱壁系統(tǒng)； 電阻加熱法也可以只對(duì)放置硅片的基座進(jìn)行加熱，硅片的溫度 高于反響室側(cè)壁的溫度，形成冷壁系統(tǒng)。第二類是采用電感加熱或者高能輻射燈加熱，這兩種方法是直接加熱基座和硅片，是一種冷壁系統(tǒng)。 在電感加熱方式中，纏繞在反響管外圍的射頻線圈，在淀積室內(nèi) 的基座上產(chǎn)生渦流，導(dǎo)致基座和硅片的溫度升高。 絕緣的淀積室側(cè)壁不能被射頻場(chǎng)加熱，是一種冷壁式系統(tǒng)。 對(duì)于由高能輻射燈加熱的系統(tǒng)，淀積室側(cè)壁是由可以透過輻射 射線的材料制成，所受加熱程度遠(yuǎn)低于硅片和基座。基座加熱方法6.2.4 CVD系統(tǒng)的分類 目前常用的CVD系統(tǒng)有：常壓化學(xué)氣相淀積 APCVD、低壓化學(xué)氣

13、相淀積 LPCVD、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積 PECVD等。 1. APCVD系統(tǒng) 最早使用的CVD系統(tǒng)，用來淀積氧化層和生長(zhǎng)硅外延層。 APCVD是在大氣壓下進(jìn)行淀積的系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)單，淀積速率高，適于較厚的介質(zhì)薄膜的淀積。但APCVD易于發(fā)生氣相反響，產(chǎn)生微粒污染，臺(tái)階覆蓋性和均勻性比較差。 APCVD一般是由質(zhì)量輸運(yùn)控制淀積速率，因此精確控制單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)每個(gè)硅片及同一硅片不同位置的反響劑數(shù)量，對(duì)所淀積薄膜的均勻性起著重要的作用。這就給反響室結(jié)構(gòu)和氣流模式提出更高的要求。 反響管是水平的石英管，硅片平放在一個(gè)固定的傾斜基座上。反響激活能是由纏繞在反響管外側(cè)的熱電阻絲提供的輻射熱能、或者是射頻

14、電源通過繞在反響管外面的射頻線圈加熱基座供給的熱能，這樣系統(tǒng)可以淀積不同的薄膜。水平式反響系統(tǒng) 放在受熱移動(dòng)盤上或者傳輸帶上的硅片連續(xù)通過非淀積區(qū)和淀積區(qū)，淀積區(qū)和外圍的非淀積區(qū)是通過流動(dòng)的惰性氣體實(shí)現(xiàn)隔離的。 連續(xù)工作的淀積區(qū)始終保持穩(wěn)定的狀態(tài)，反響氣體從硅片上方的噴頭持續(xù)穩(wěn)定地噴入到淀積區(qū)，同時(shí)硅片不斷地被送入、導(dǎo)出淀積區(qū)。 這是目前用來淀積低溫二氧化硅薄膜的最常用的CVD系統(tǒng)。連續(xù)淀積的APCVD系統(tǒng)新型可連續(xù)淀積CVD系統(tǒng) 作為屏蔽氣體的氮?dú)夂头错憚┩瑫r(shí)從冷卻的噴嘴中注入到反響室，反響氣體的混合發(fā)生在離硅片外表幾毫米的空間內(nèi)，因而減少了氣相反響。氮?dú)鈿饬魇菑姆错憵怏w的四周注入，因此氮?dú)?/p>

15、氣流起到隔離作用，并伴隨著反響后的氣體由出口流出。 廣泛應(yīng)用于二氧化硅和摻雜氧化物的淀積。 2. LPCVD系統(tǒng) 低壓化學(xué)氣相淀積系統(tǒng)淀積的某些薄膜，在均勻性和臺(tái)階覆蓋等方面比APCVD系統(tǒng)的要好，而且污染也少。另外，在不使用稀釋氣體的情況下，通過降低壓強(qiáng)就可以降低氣相成核。LPCVD的淀積速率是受外表反響控制：因?yàn)樵谳^低的氣壓下(大約133.3 Pa)，氣體的擴(kuò)散速率比在一個(gè)大氣壓下的擴(kuò)散速率高出很多倍。盡管邊界層的厚度隨壓力降低而增厚，兩者相比還是擴(kuò)散速度增大占優(yōu)勢(shì)，因此LPCVD系統(tǒng)中反響劑的質(zhì)量輸運(yùn)不再是限制淀積速率的主要因素，淀積速率受外表反響控制。 由于LPCVD淀積速率不再受質(zhì)量

16、輸運(yùn)控制，這就降低了對(duì)反響室結(jié)構(gòu)的要求。雖然外表反響速度對(duì)溫度非常敏感，但是精確控制溫度相比照較容易。 LPCVD可以用來淀積多種薄膜，包括多晶硅、氮化硅、二氧化硅等。 在LPCVD系統(tǒng)中，因?yàn)橥獗矸错懰俣瓤刂频矸e速率，而外表反響速度又正比于外表上的反響劑濃度，要想在各個(gè)硅片外表上淀積厚度相同的薄膜，就應(yīng)該保證各個(gè)硅片外表上的反響劑濃度是相同的。 然而對(duì)于只有一個(gè)入氣口的反響室來說，沿氣流方向因反響劑不斷消耗，靠近入氣口處淀積的膜較厚，遠(yuǎn)離入氣口處淀積的膜較薄 ，稱這種現(xiàn)象為氣缺現(xiàn)象。氣缺現(xiàn)象(1)由于反響速度隨著溫度的升高而加快，可通過在水平方向上逐漸提高溫度來加快反響速度，從而提高淀積速率

17、，補(bǔ)償氣缺效應(yīng)的影響，減小各處淀積厚度的差異。 (2)采用分布式的氣體入口，就是反響劑氣體通過一系列氣體口注入到反響室中。需要特殊設(shè)計(jì)的淀積室來限制氣流交叉效應(yīng)。(3)增加反響室中的氣流速度。當(dāng)氣流速度增加的時(shí)候，在單位時(shí)間內(nèi)，靠近氣體入口處的淀積速率不變，薄膜淀積所消耗的反響劑絕對(duì)數(shù)量也就沒有改變，但所消耗的比例降低，更多的反響劑氣體能夠輸運(yùn)到下游，在各個(gè)硅片上所淀積的薄膜厚度也變得更均勻一些。 LPCVD系統(tǒng)的兩個(gè)主要缺點(diǎn)是相對(duì)低的淀積速率和相對(duì)高的工作溫度。增加反響劑分壓來提高淀積速率那么容易產(chǎn)生氣相反響；降低淀積溫度那么將導(dǎo)致不可接受的淀積速率。減輕氣缺現(xiàn)象影響的方法3. PECVD系

18、統(tǒng) 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)是目前最主要的化學(xué)氣相淀積系統(tǒng)。APCVD和LPCVD都是利用熱能來激活和維持化學(xué)反響，而PECVD是通過射頻等離子體來激活和維持化學(xué)反響，受激發(fā)的分子可以在低溫下發(fā)生化學(xué)反響，所以淀積溫度比APCVD和LPCVD低，淀積速率也更高。 低溫淀積是PECVD的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)，因此，可以在鋁上淀積二氧化硅或者氮化硅。淀積的薄膜具有良好的附著性、低針孔密度、良好的階梯覆蓋及電學(xué)特性。 等離子體中的電子與反響氣體的分子碰撞時(shí)，這些分子將分解成多種成份：離子、原子以及活性基團(tuán)(激發(fā)態(tài))，這些活性基團(tuán)不斷吸附在襯底外表上，吸附在外表上的活性基團(tuán)之間發(fā)生化學(xué)反響生成薄

19、膜元素，并在襯底外表上形成薄膜。 活性基團(tuán)吸附在外表時(shí)，不斷的受到離子和電子轟擊，很容易遷移，發(fā)生重新排列。這兩個(gè)特性保證了所淀積薄膜有良好的均勻性，以及填充小尺寸結(jié)構(gòu)的能力。 值得注意的是，在PECVD的操作過程中，還需要對(duì)另外一些淀積參數(shù)進(jìn)行控制和優(yōu)化，除了氣流速度溫度和氣壓等參數(shù)之外，淀積過程還依賴于射頻功率密度、頻率等參數(shù)。 PECVD是典型的外表反響速率控制型，要想保證薄膜的均勻性，就需要準(zhǔn)確控制襯底溫度。6.3 CVD多晶硅的特性和沉積方法多晶硅薄膜在集成電路制造中有許多重要的應(yīng)用。多晶硅與隨后的高溫?zé)崽幚砉に囉泻芎玫募嫒菪耘cAl柵相比，多晶硅與熱生長(zhǎng)二氧化硅的接觸性能更好在陡峭的

20、臺(tái)階上淀積多晶硅時(shí)能夠獲得很好的保形性 因而高摻雜的多晶硅薄膜作為柵電極和互聯(lián)引線在MOS集成電路中得到廣泛地應(yīng)用。6.3.1 多晶硅薄膜的特性 多晶硅薄膜是由小的單晶晶粒組成，存在大量的晶粒間界，晶粒內(nèi)部的性質(zhì)非常相似于單晶硅，晶粒間界是一個(gè)具有高密度缺陷和懸掛鍵的區(qū)域，這是因?yàn)榫Яｉg界的不完整性和晶粒外表原子周期性排列受到破壞所引起的。 1. 物理結(jié)構(gòu)特性晶粒間界的高密度缺陷和懸掛鍵使多晶硅具有兩個(gè)重要特性：在晶粒間界處的擴(kuò)散系數(shù)明顯高于晶粒內(nèi)部的擴(kuò)散系數(shù)，雜質(zhì)沿晶粒間界的擴(kuò)散速度比在晶粒內(nèi)部的擴(kuò)散速度要快得多。即使晶粒間界只占多晶硅空間的一小局部，但沿著這些途徑的擴(kuò)散也會(huì)使得整個(gè)多晶硅的

21、雜質(zhì)擴(kuò)散速度明顯增加。雜質(zhì)的分布也受到晶粒間界的影響，高溫時(shí)存在于晶粒內(nèi)的雜質(zhì)，在低溫時(shí)由于分凝作用，一些雜質(zhì)會(huì)從晶粒內(nèi)部運(yùn)動(dòng)到晶粒間界，而在高溫下又會(huì)返回到晶粒內(nèi)部。這兩個(gè)特性對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散及雜質(zhì)分布產(chǎn)生重要影響。2. 多晶硅的電學(xué)特性 在一般的摻雜濃度下，同樣的摻雜濃度，多晶硅的電阻率比單晶硅的電阻率高得多。這主要是由于：在熱處理過程中、一些雜質(zhì)原子跑到晶粒間界處，這些晶界處的雜質(zhì)原子不能有效地奉獻(xiàn)自由載流子，而使晶粒內(nèi)摻雜濃度降低，因此同單晶硅相比，摻雜濃度雖然相同，多晶硅電阻率比單晶硅電阻率高得多；晶粒間界處含有大量的懸掛鍵，可以俘獲自由載流子，降低了自由載流子的濃度，同時(shí)晶粒間界俘獲電荷

22、使得鄰近的晶粒耗盡，引起多晶硅內(nèi)部電勢(shì)的變化，對(duì)載流子遷移非常不利，從而使電阻率增大。晶粒間界的缺陷也使得載流子的遷移率降低，從而導(dǎo)致電阻率增大。 但在重?fù)诫s的倩況下，多晶硅的電阻率與單晶硅的電阻率相差不大。 實(shí)際上，對(duì)于400nm的多晶硅薄膜，可以得到10-30/的低薄層電阻。6.3.2 CVD沉積多晶硅薄膜 多晶硅薄膜的沉積，通常主要是采用LPCVD工藝，在580-650下熱分解硅烷實(shí)現(xiàn)的。 LPCVD技術(shù)淀積的薄膜具有均勻性好、純度高等優(yōu)點(diǎn)，大多數(shù)多晶硅淀積是在低壓、熱壁式反響室中完成的。 在淀積的過程中，硅烷首先被吸附在襯底的外表上，緊接著就是硅烷的熱分解，中間產(chǎn)物是SiH2和H2。

23、總的反響式如下： 要形成致密的、沒有缺陷的多晶硅薄膜，分解反響應(yīng)該在外表進(jìn)行。如果在氣相中發(fā)生分解反響，那么將在氣相中凝聚成核，當(dāng)這些顆粒到達(dá)外表時(shí)，比較容易生成粗糙的多孔硅層。 當(dāng)氣體中硅烷的濃度很大時(shí)，硅烷容易發(fā)生氣相分解反響，為了防止出現(xiàn)這種情況，就需要使用稀釋氣體。因?yàn)闅錃馐欠错懮晌镏械囊环N，所以用氫氣稀釋能抑制分解反響的進(jìn)行。采用氫氣作為稀釋氣體 在傳統(tǒng)的LPCVD系統(tǒng)中，在反響室的入口到出口之間設(shè)定一個(gè)30的溫度梯度，以便解決在反響室中沿氣流方向因化學(xué)反響而使反響劑濃度不斷下降，即氣缺現(xiàn)象而引起的淀積速率降低。 這種方法的一個(gè)問題是：多晶硅的摻雜和微觀結(jié)構(gòu)極大程度的依賴于淀積溫度

24、，所以沿著氣流方向，不同晶片上所淀積的薄膜屬性有所變化。 分布式入口的LPCVD反響室能較好的解決上述問題，因而成為淀積多晶硅更常用的系統(tǒng)。采用分布式氣體入口6.3.3 沉積條件對(duì)多晶硅結(jié)構(gòu)及沉積速率的影響 在溫度低于580時(shí)淀積的薄膜根本是非晶態(tài)。在高于580時(shí)，淀積的薄膜根本是多晶的。 其晶向擇優(yōu)方向是：在625左右的溫度范圍內(nèi)，晶向的晶粒占主導(dǎo)；在675左右的溫度范圍內(nèi)， 晶向的晶粒占主導(dǎo)。 低溫下淀積的非晶態(tài)薄膜在900-1000重新晶化時(shí)，晶粒更傾向于的晶向結(jié)構(gòu)，而且再結(jié)晶時(shí)，晶粒的結(jié)構(gòu)與尺寸重復(fù)性非常好。此外，在580的溫度下、以較慢的淀積速率直接淀積非晶薄膜的外表更為平滑，而且這

25、個(gè)平滑外表在經(jīng)歷900-1000的退火后仍然保持平整。 右圖給出的是在一定的溫度范圍內(nèi)，多晶硅淀積速率與氣體壓力之間的關(guān)系。 由圖可以看到淀積速率隨壓力上升而加快，圖中的混合形態(tài)是指多晶與非晶的混合。6.3.4 多晶硅的摻雜技術(shù) 實(shí)現(xiàn)對(duì)多晶硅的摻雜主要有三種工藝： 擴(kuò)散； 離子注入； 原位摻雜。在大多數(shù)應(yīng)用中，是通過擴(kuò)散或者離子注入實(shí)現(xiàn)摻雜。1 多晶硅的擴(kuò)散摻雜 擴(kuò)散摻雜是在淀積完成之后進(jìn)行，在一個(gè)較高的溫度(900-1000)過程中實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于n型摻雜，摻雜劑是POCl3，PH3等含磷氣體。 這種方法的好處在于能夠在多晶硅薄膜中摻入濃度很高的雜質(zhì)，從而可獲得較低的電阻率。因擴(kuò)散摻雜的溫度較高

26、，從而可通過一步可以完成摻雜和退火兩個(gè)工藝過程。 擴(kuò)散摻雜的缺點(diǎn)是工藝溫度較高、薄膜外表粗糙程度增加。 摻磷多晶硅電阻率與擴(kuò)散溫度的關(guān)系如右圖。2 多晶硅的離子注入摻雜 第二種摻雜技術(shù)是離子注入，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以精確控制摻入雜質(zhì)的數(shù)量。離子注入形成的高摻雜多晶硅電阻率大約是擴(kuò)散摻雜形成的多晶硅電阻率的10倍，適合于不需要太高摻雜的多晶硅薄膜。 目前主要選用快速熱退火(RTP)工藝進(jìn)行退火和雜質(zhì)激活，在1150下不到30秒的時(shí)間內(nèi)，通過RTP工藝就可以實(shí)現(xiàn)多晶硅的退火和雜質(zhì)激活。 RTP的優(yōu)點(diǎn)是持續(xù)時(shí)間短，防止了單晶硅襯底中的雜質(zhì)重新分布。3 原位摻雜 原位摻雜指的是雜質(zhì)原子在薄膜淀積的同時(shí)

27、被結(jié)合到薄膜中，也就是說一步完成薄膜淀積和對(duì)薄膜的摻雜。 要實(shí)現(xiàn)原位摻雜，在向反響室輸入淀積薄膜所需要的反響氣體的同時(shí)，還要輸入淀積雜質(zhì)的反響氣體。 原位摻雜雖然比較簡(jiǎn)單，但薄膜厚度的控制、摻雜的均勻性以及淀積速率都隨著摻雜氣體的參加變得相當(dāng)復(fù)雜。 原位摻雜也會(huì)影響到薄膜的物理特性，參加磷化物會(huì)影響多晶硅結(jié)構(gòu)、晶粒的大小以及晶向?qū)囟鹊囊蕾囮P(guān)系。對(duì)多晶硅進(jìn)行原位摻砷或磷時(shí)，在退火之前，必須先淀積或者熱生長(zhǎng)一層氧化物覆蓋層，以防止在退火過程中雜質(zhì)通過外表逸散。6.4 CVD二氧化硅的特性和沉積方法 CVD的二氧化硅也是由Si-O四面體組成的無定型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，CVD淀積的二氧化硅同熱生長(zhǎng)二氧化硅相比

28、，密度較低，硅與氧數(shù)量之比與熱生長(zhǎng)SiO2也存在輕微的差異，因而薄膜的力學(xué)和電學(xué)特性也有所不同。 高溫淀積或者在淀積之后進(jìn)行高溫退火，都可以使CVD二氧化硅薄膜的特性接近于熱生長(zhǎng)SiO2的持性。 通常把CVD二氧化硅薄膜的折射率n與熱生長(zhǎng)二氧化硅薄膜的折射率的偏差，作為衡量CVD二氧化硅薄膜質(zhì)量的一個(gè)指標(biāo)。當(dāng)CVD二氧化硅薄膜的折射率時(shí)說明該薄膜是富硅的；當(dāng)n時(shí)說明是低密度多孔薄膜。6.4.1 CVD二氧化硅的方法1. 低溫CVD SiO2 (1) 硅烷為源a.硅烷與氧氣反響制備二氧化硅 化學(xué)反響式為： 由大量N2氣稀釋的SiH4與過量氧的混合氣體，在加熱到250-450的硅片外表上，硅烷和氧

29、氣反響生成SiO2并淀積在硅片外表，同時(shí)發(fā)生硅烷的氣相分解。 可以在APCVD系統(tǒng)、LPCVD系統(tǒng)或PECVD系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。溫度： 在310-450之間，淀積速率隨著溫度的升高而緩慢增加，當(dāng)升高到某個(gè)溫度時(shí)，外表吸附或者氣相擴(kuò)散將限制淀積過程。氧氣與硅烷比率： 在恒定的溫度下，可以通過增加氧氣對(duì)硅烷的比率來提高淀積速率。但如果不斷增加氧氣的比例，襯底外表存在過量的氧會(huì)阻止硅烷的吸附和分解，最終將會(huì)導(dǎo)致淀積速率的下降。 當(dāng)?shù)矸e的溫度升高時(shí)，氧氣對(duì)硅烷的比例一定要增加直到能夠獲得最大的淀積速率。如在325 時(shí)，O2:SiH4=3:1，而在475 時(shí)， O2:SiH4=23:1。低溫CVD SiO2的

30、淀積速率 低溫淀積二氧化硅薄膜的密度低于熱生長(zhǎng)二氧化硅，其折射率大約為，在HF酸溶液中也比熱生長(zhǎng)二氧化硅有更快的腐蝕速率。 對(duì)低溫淀積的二氧化硅薄膜可在700-1000溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理，以實(shí)現(xiàn)致密化。薄膜的致密化 利用硅烷和N2O反響，在PECVD系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)低溫二氧化硅薄膜的淀積，反響式如下： 當(dāng)N2O:SiH4的比例較低時(shí)，形成富硅薄膜，而且二氧化硅中含有大量的氮，這將使薄膜的折射率增加。 另外，需要較低的淀積溫度、較高的射頻功率以及較大的氣體流速來抑制氣相成核所帶來的顆粒污染問題。b.硅烷與氧化氮反響制備二氧化硅氣體流量比與射頻功率對(duì)淀積速率、刻蝕速率、折射率的影響低溫CVD SiO2

31、 (2) TEOS為源 硅烷一接觸到空氣就會(huì)燃燒，存在平安隱患。 工業(yè)上一般采用正硅酸四乙酯Si(OC2H5)4替代硅烷，也稱為TEOS。室溫下是液體化學(xué)性質(zhì)不活潑氮?dú)鈹y帶鼓泡瓶一定的溫度下分解形成二氧化硅 以TEOS為源，低溫下淀積的SiO2薄膜，同低溫下以硅烷為源淀積的SiO2相比，具有更好的臺(tái)階覆蓋和間隙填充特性。 PECVD工藝，由于等離子體的增強(qiáng)作用，在淀積速率相同情況下，淀積溫度可以相對(duì)降低。 以TEOS為源的PECVD沉積SiO2，淀積溫度在250-425之間、氣壓為， TEOS與O2的反響如下： 通過參加硼酸三甲酯(TMB)和磷酸三甲酯(TMP)以實(shí)現(xiàn)B和P的摻雜。 在優(yōu)化的淀

32、積條件下， PECVD SiO2氧化層可以對(duì)深寬比為的溝槽實(shí)現(xiàn)無空隙填充。對(duì)于更窄的間隙填充那么可能會(huì)形成空隙。上節(jié)課內(nèi)容小結(jié)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)1. APCVD系統(tǒng)淀積速率高；氣相成核，臺(tái)階覆蓋性和均勻性比較差；質(zhì)量輸運(yùn)控制。2. LPCVD系統(tǒng)均勻性和臺(tái)階覆蓋等方面比APCVD好；降低壓強(qiáng)以降低氣相成核；外表反響控制。沉積速率低，工作溫度高氣缺現(xiàn)象：對(duì)于只有一個(gè)入氣口的反響室來說，沿氣流方向因反響劑不斷消耗，靠近入氣口處淀積的膜較厚，遠(yuǎn)離入氣口處淀積的膜較薄 ，稱這種現(xiàn)象為氣缺現(xiàn)象。上節(jié)課內(nèi)容小結(jié)在水平方向上逐漸提高溫度，加快反響速度，從而提高淀積速率，補(bǔ)償氣缺效應(yīng)的影響，減小各處淀積厚度的差

33、異。 采用分布式的氣體入口，反響劑氣體通過一系列氣體口注入到反響室中。需要特殊設(shè)計(jì)的淀積室來限制氣流交叉效應(yīng)。增加反響室中的氣流速度。薄膜淀積所消耗的反響劑絕對(duì)數(shù)量沒有改變，但消耗的比例降低，更多的反響劑氣體能夠輸運(yùn)到下游，在各個(gè)硅片上所淀積的薄膜厚度也變得更均勻一些。 減輕氣缺現(xiàn)象影響的方法上節(jié)課內(nèi)容小結(jié)3. PECVD系統(tǒng) PECVD是目前最主要的化學(xué)氣相淀積系統(tǒng)，是通過射頻等離子體來激活和維持化學(xué)反響，受激發(fā)的分子可以在低溫下發(fā)生化學(xué)反響，淀積溫度比APCVD和LPCVD低，淀積速率高。 低溫淀積是PECVD的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)，因此，可以在鋁上淀積二氧化硅或者氮化硅。 淀積的薄膜具有良好的附

34、著性、低針孔密度、良好的階梯覆蓋及電學(xué)特性。 PECVD是典型的外表反響速率控制型，要想保證薄膜的均勻性，就需要準(zhǔn)確控制襯底溫度。上節(jié)課內(nèi)容小結(jié)CVD多晶硅的特性和沉積方法 高摻雜的多晶硅薄膜作為柵電極和互聯(lián)引線在MOS集成電路中得到廣泛地應(yīng)用。多晶硅薄膜的沉積，通常主要是采用LPCVD工藝，在580-650下熱分解硅烷實(shí)現(xiàn)的。采用氫氣作為稀釋氣體，防止硅烷發(fā)生氣相分解反響。采用分布式氣體入口減小氣缺現(xiàn)象影響。摻雜：擴(kuò)散，離子注入上節(jié)課內(nèi)容小結(jié)CVD二氧化硅的特性和沉積方法低溫CVD SiO2硅烷與氧氣反響制備二氧化硅，LPCVD硅烷和N2O反響，PECVDTEOS為源，PECVD SiO2可

35、以對(duì)深寬比為的溝槽實(shí)現(xiàn)無空隙填充。2. 中溫LPCVD SiO2 在中等溫度下，以TEOS為源LPCVD淀積的SiO2薄膜有更好的保形性。當(dāng)?shù)矸e溫度控制在680-730范圍時(shí)，利用TEOS淀積未摻雜的二氧化硅薄膜，其淀積速率足以滿足生產(chǎn)的要求，這種淀積是在LPCVD管狀熱壁反響室中進(jìn)行的。 化學(xué)反響式為 在650-800的溫度范圍內(nèi)，TEOS CVD的淀積速率隨著溫度升高而指數(shù)增加。 淀積速率也依賴于TEOS的分壓，在較低的分壓時(shí)，二者成線性關(guān)系；當(dāng)吸附在外表的TEOS飽和時(shí)，淀積速率開始趨向飽和。 在淀積過程中必須有足夠量的氧才能保證較好的薄膜質(zhì)量。TEOS中有4個(gè)O，在一定溫度下通過分解也

36、能淀積形成SiO2。但是由于TEOS中的O與C和H發(fā)生氧化反響，消耗了一局部O，因此在用TEOS為反響劑時(shí)，應(yīng)參加足夠的氧，才能保證較好的薄膜質(zhì)量。淀積速率3. TEOS與臭氧混合源的二氧化硅淀積 在APCVD工藝過程中，在低于500時(shí)即使在TEOS中參加足夠量的氧，淀積速率也不會(huì)得到顯著提高。而參加臭氧(O3)做為反響劑可以得到很高的淀積速率。 摻雜：TMB，TEOP 由TEOS/O3方法淀積的二氧化硅薄膜有非常好的保形性，可以很好地填充深寬比大于6:1的溝槽，以及間距為m金屬線之間的間隙，而不形成空隙。 淀積速率依賴于薄膜淀積的外表材料Si/SiO2。 要保證有相同的沉積速率，在TEOS/

37、O3淀積之前，先用PECVD方法淀積一層薄的SiO2層。 TEOS/O3方法淀積的氧化層中含有一些Si-OH鍵，如果暴露在空氣中，比PECVD的二氧化硅層更容易吸收水汽，由于與空氣中的水汽反響，薄膜的機(jī)械應(yīng)力也會(huì)發(fā)生變化。 因此一般在TEOS/O3淀積SiO2層上面再用PECVD方法淀積一層SiO2作為保護(hù)層。 TEOS/O3方法淀積的SiO2層就像三明治一樣夾在兩層PECVD的SiO2層之間，形成了三層的絕緣層結(jié)構(gòu)。TEOS/O3技術(shù)淀積SiO2薄膜存在的問題6.4.2 CVD二氧化硅薄膜的臺(tái)階覆蓋 保形覆蓋是指無論襯底外表有什么樣的傾斜圖形，在所有圖形的上面都能淀積有相同厚度的薄膜。在集成

38、電路工藝中，希望CVD薄膜對(duì)其下方的圖形是保形覆蓋。 襯底外表上任何一點(diǎn)所淀積的薄膜厚度取決于到達(dá)該點(diǎn)的反響劑的數(shù)量，如果被襯底外表吸附的反響劑能夠很快地在襯底外表遷移，那么不管外表的形狀如何，反響劑到達(dá)襯底外表上任何一點(diǎn)的幾率都是相同的，這種情況就會(huì)實(shí)現(xiàn)保形臺(tái)階覆蓋。 吸附原子的遷移率依賴于吸附原子的種類和能量，較高的襯底溫度以及離子對(duì)吸附原子的轟擊都能加強(qiáng)吸附原子的遷移能力。如果在高溫下，LPCVD淀積的多晶硅和氮化硅薄膜就會(huì)有較好的臺(tái)階覆蓋。 在一個(gè)二維空間中，對(duì)外表任何一點(diǎn)來說，從至+d角度內(nèi)到達(dá)該點(diǎn)的反響劑數(shù)量為P()d，被襯底阻擋了的值范圍，P()就為0。那么到達(dá)該點(diǎn)的反響劑總量為

39、 。 在大氣壓下，氣體分子的平均自由程很小，所以氣體分子之間的相互碰撞使得它們的速度矢量完全隨機(jī)化。在這種情況下，P()是一個(gè)常數(shù)。 當(dāng)P() 為常數(shù)時(shí)，薄膜的厚度正比于到達(dá)角的取值范圍。在APCVD過程中，對(duì)于臺(tái)階的頂部拐角處，角度的不同，淀積的薄膜厚度將不同，這就解釋了在一個(gè)陡峭的臺(tái)階處，APCVD沉積時(shí)，薄膜在臺(tái)階頂部處最厚，而在拐角處最薄。引入“到達(dá)角的概念來討論臺(tái)階覆蓋模型三種機(jī)制影響反響氣體分子到襯底外表的特殊位置：入射、再發(fā)射以及外表遷移。入射是淀積過程在低于的氣壓下進(jìn)行時(shí)，氣體分子平均自由程比器件尺寸大得多，可以與外表不發(fā)生任何碰撞的情況下直接進(jìn)入溝槽內(nèi)部。再發(fā)射是在粘滯系數(shù)小

40、于1時(shí)出現(xiàn)的傳輸過程。氣體分子經(jīng)常與側(cè)壁發(fā)生屢次碰撞，而后才固定在外表的某個(gè)位置。外表遷移指的是反響物分子在被吸附之前在外表發(fā)生的遷移。反響系統(tǒng)的工作氣壓決定著氣體的平均自由程，而被吸附原子的遷移和再發(fā)射能力受襯底溫度和能量傳輸機(jī)制的影響。大量的保形覆蓋薄膜中，一般認(rèn)為再發(fā)射機(jī)制是決定保形覆蓋的關(guān)鍵因素。反響氣體分子到襯底外表的輸運(yùn)機(jī)制6.4.3 CVD摻雜二氧化硅 在淀積二氧化硅的氣體中同時(shí)摻入PH3，就可形成磷硅玻璃(PSG)。PSG包含P2O5和SiO2兩種成分，是一種二元玻璃網(wǎng)絡(luò)體。1. 磷硅玻璃 為了到達(dá)對(duì)襯底上陡峭的臺(tái)階的良好覆蓋，采用玻璃體進(jìn)行平坦化是一步重要工藝。PSG在高溫下

41、可以流動(dòng)，從而可以形成更為平坦的外表，使隨后淀積的薄膜有更好的臺(tái)階覆蓋。 PSG玻璃軟化可使尖角變得圓滑。升高溫度，增加高溫處理時(shí)間或磷的濃度，都會(huì)增加薄膜的流動(dòng)。 磷的濃度低于6wt%時(shí)，流動(dòng)性變得很差；但是在高磷情況下，PSG有很強(qiáng)的吸潮性，因此，氧化層中的磷最好限制在6-8wt，以減少磷酸的形成，從而減少對(duì)其下方鋁的腐蝕。 以Ar氣作為攜帶氣體，在PECVD系統(tǒng)中淀積的PSG薄膜比APCVD淀積的薄膜有更好的臺(tái)階覆蓋。2. 硼磷硅玻璃 在淀積磷硅玻璃的反響氣體中摻入硼源，可以形成三元氧化薄膜系統(tǒng)B2O3-P2O5-SiO2，稱為硼磷硅玻璃BPSG，可以獲得850 以下的玻璃回流平坦化，比

42、PSG回流平坦化溫度1000-1100 低，降低了淺結(jié)中的雜質(zhì)擴(kuò)散。BPSG薄膜廣泛地用在金屬淀積之前，使金屬層與其下面的多晶硅之間絕緣。 BPSG的流動(dòng)性取決于薄膜的組分、工藝溫度、時(shí)間以及環(huán)境氣氛。 剛淀積的BPSG薄膜需在800的溫度下致密化，或者在900-975下進(jìn)行快速熱退火，使BPSG薄膜完全穩(wěn)定，否那么會(huì)受到隨后熱過程的影響而發(fā)生起泡現(xiàn)象。 6.5 CVD氮化硅的特性及沉積方法 氮化硅薄膜是無定形的絕緣材料，在集成電路中可以作為鈍化層和選擇性氧化的掩蔽膜。 氧很難透過氮化硅薄膜，因此可用作選擇氧化的掩蔽膜。 氮化硅與硅直接接觸時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力較大，往往在硅外表上先淀積一層二氧化硅作為緩

43、沖層，然后再淀積氮化硅掩蔽層。 當(dāng)作為選擇氧化的掩蔽膜時(shí)，氮化硅通常是在中溫(700-800)下用LPCVD技術(shù)淀積的，反響劑是SiH2Cl2和NH3。 LPCVD氮化硅的反響式： 影響LPCVD氮化硅質(zhì)量的因素主要包括：溫度、總氣壓、反響劑比例、反響室內(nèi)的溫度梯度。氮化硅作為選擇氧化的掩蔽膜 氮化硅適合作為鈍化層，是因?yàn)椋?1) 具有非常強(qiáng)的掩蔽能力，尤其是鈉和水汽在氮化硅中擴(kuò)散速度非常慢(2) 通過PECVD可以制備出具有較低壓應(yīng)力的氮化硅薄膜(3) 可以對(duì)底層金屬實(shí)現(xiàn)保形覆蓋；(4) 薄膜中的針孔很少。 當(dāng)用作最終的鈍化層時(shí)，為了與低熔點(diǎn)的金屬如Al兼容，氮化硅的淀積必須在低溫下進(jìn)行，首

44、選淀積方法是PECVD。反響劑為硅烷和氨氣、或者為硅烷和氮?dú)?，反響溫度?00-400之間。氮化硅作為鈍化層 氮化硅的淀積速率和有關(guān)參數(shù)強(qiáng)烈地依賴于射頻功率、氣流、反響室壓強(qiáng)以及射頻頻率、溫度等，如右圖為溫度的影響。右圖給出的是NH3在總氣體中的比例對(duì)PECVD氮化硅薄膜的淀積速率、質(zhì)量密度及原子組分的影響關(guān)系。密度最大值發(fā)生在Si/N比為處，這是Si3N4的正確化學(xué)配比值。CVD反響的總結(jié)6.6 金屬的化學(xué)氣相沉積 難熔金屬例如W,Ti,Mo,Ta廣泛地應(yīng)用在硅集成電路的互連系統(tǒng)中。它們的電阻率比Al及其合金要大，但是比相應(yīng)的難熔金屬硅化物及氮化物的電阻率要低。 在集成電路互連系統(tǒng)中，鎢主要

45、用途有兩個(gè)方面：作為填充，可用鎢填滿兩個(gè)鋁層之間的通孔以及填滿接觸孔。 當(dāng)接觸孔和通孔的最小尺度大于1m時(shí)，用PVD鋁就可以實(shí)現(xiàn)很好的填充；對(duì)于特征尺寸小于1m的工藝，由于深寬比太大，PVD鋁無法完全填充，而CVD鎢能夠完全填充。CVD鎢可用作局部互連材料。由于鎢的電導(dǎo)率較低，只能用于短程互連線，而鋁和銅仍然用于全局互連。 6.6.1 鎢的化學(xué)氣相沉積CVD鎢是最廣泛用于互連的難熔金屬，主要原因有以下幾點(diǎn)：比Ti和Ta的體電阻率小，和Mo的電阻率差不多。較高的熱穩(wěn)定性，熔點(diǎn)高達(dá)3410 度。具有較低的應(yīng)力，保形臺(tái)階覆蓋能力好。具有很強(qiáng)的抗電遷移能力和抗腐蝕的性能。缺點(diǎn)：鎢的電阻率高。 鎢薄膜在

46、氧化物和氮化物上面的附著性比較差。 當(dāng)溫度超過400時(shí)鎢會(huì)氧化。 如果鎢與硅接觸，在溫度高于600時(shí)，會(huì)形成鎢的硅化物。1. CVD 鎢的化學(xué)反響鎢的化學(xué)氣相淀積通常在冷壁、低壓系統(tǒng)中進(jìn)行。鎢的氣體源主要有WF6、WCl6和W(CO)6，但WF6是更理想的鎢源。WF6的沸點(diǎn)為17，氣化溫度低，氣體輸送方便又可以精確控制流量。WF6的缺點(diǎn)是比較貴，整個(gè)氣體管道都需要加熱以防止WF6凝聚。WF6可以與硅、氫、硅烷發(fā)生復(fù)原反響淀積鎢。 反響溫度300度，WF6與裸硅反響，而覆蓋SiO2的區(qū)域不發(fā)生反響。 當(dāng)?shù)矸e的薄膜厚度到達(dá)10-15nm時(shí)，反響自停止，因?yàn)閃F6很難以擴(kuò)散方式通過這樣厚的鎢膜與硅繼

47、續(xù)反響。六羰基鎢氫氣與WF6的復(fù)原反響如下：選擇性淀積時(shí)，先由Ar氣攜帶WF6與外表Si發(fā)生復(fù)原反響，到達(dá)自停止厚度時(shí)，停止Ar氣通入氫氣，發(fā)生氫氣與WF6復(fù)原反響?？梢缘矸e較厚的鎢薄膜。硅烷與WF6的復(fù)原反響如下：硅烷與WF6的復(fù)原反響能在許多外表上發(fā)生，主要是為氫氣與WF6復(fù)原反響提供鎢核層。2. 覆蓋式化學(xué)氣相沉積鎢與回刻用鎢填充接觸孔和通孔的工藝包含如下六步：(1)外表原位預(yù)清潔處理Ar氣體的濺射清洗及軟粒子清洗；(2)淀積一個(gè)接觸層30-50nm的Ti膜，Ti與Si的接觸電阻比較?。?3)淀積一個(gè)附著層/阻擋層TiN膜，鎢對(duì)TiN的附著力比較好，改善鎢在二氧化硅、氮化硅等絕緣層上附著力差的特性；(4)覆蓋式化學(xué)氣相淀積鎢典型工藝是是兩步淀積：硅烷復(fù)原形成鎢核層，氫氣復(fù)原淀積鎢的臺(tái)階覆蓋性能好；(5)鎢膜的回刻；(6