工艺课-第六章淀积

东南大东南大学无锡分东南大学无锡第第六章§6.1东南大学无§6.1GateFieldp-epip+silicon Sidewall Gate p-epip+silicon

东南大学无锡分 ILD-ILD-

淀积薄膜层M-M-

M-M-

ILD- ILD- ILD-

淀积方法（chemicalvaporVia

ILD-

LI

Poly

LI

p-Epitaxialp+Silicon

薄膜作用东南大学无锡分

成膜技术术— 内的互连材料或某些形式的场效应管的栅极材——对于线条宽度被刻蚀为器件特征尺寸的金属层，称为关键

东南大学无锡分中的金成膜技术术——有源器件与金属之间、各层金属层之间的电绝——第一层层间介质（firstinterlayerdielectric，ILD-作用电学上 晶体管器件和互连金属层物理上 晶体管器件和可移动粒子等杂质源薄膜：在一种衬底上

东南大学无锡分薄膜淀积：任何在硅片衬底上物理淀积一层膜的工艺（半导体、导体绝缘物质）

东南大学无锡分薄膜：一种在衬底上生长的薄固体物质。薄膜三维尺寸

comparisontothesubstrate.Silicon薄膜淀积：在硅片衬底上物理淀积一层一、薄膜特东南大学一、薄膜特1.好的台阶覆盖能1.好的台阶覆盖能

膜对台阶的

膜覆盖台阶结果比2.填充高的深2.填充高的深度比间隙的能描述：1)深宽比：间隙的深度和宽度的比2)间隙开口部分宽深 500深宽比 深宽比 宽 250

东南大学无锡分21hhÅw250深宽比典型值薄膜填充能力的衡量薄膜填充能力的衡量（台阶覆盖

深宽比空洞产生的机东南空洞产生的机东南大学无锡分要求薄膜厚度均匀，不能有台阶和缝隙片内均匀性片间均匀性批内均匀性批间均匀性4.高纯度和高密东4.高纯度和高密膜密度：表现膜中针孔和空洞的多折射率5.可控的化学计量配5.可控的化学计量配理想的薄膜要有均匀的

东南大学无锡分-由于薄膜与硅的热膨胀系数不同造成外应-内应力在淀积时生-过高 可使薄膜开-过高的压应力产生小丘

-应力可使硅片发生形变，应常测试薄膜应东南大学无锡分金属传导层低k值绝缘介绝缘介质层高k值的绝缘介对衬底材料或下层膜好的粘附东南大学无锡分开裂的杂 表面洁净程合金的材料类二、薄膜生

东南大学无锡分气体分成 凝

连续的衬衬淀积薄膜的过1、形成晶2 成3、形成薄三、膜淀积技

东南大学无锡分化学气相淀积 电

物理气相淀(PVD或溅射

蒸 旋涂方低压化学气相淀积等离子体辅助化学气相淀积等离子体增强化学气淀积(HDPCVD)气相外延(VPE)和金属-机化学气相淀介质:第六金属:第七

电化学淀第七

射频(RF)直流磁电离子化金属等离第七

灯丝分子束外第七

旋涂玻旋涂绝缘介第六CVD：金属膜、介质膜、半导PVD：金属材SOD：液态介质§6.3化学气相淀1

东南大学无锡分对于一种或数种物质的气体，以某种方原名为“ChemicalVaporDeposition”，简称为“CVD”。注意：化学反应不是发生在气体与衬底之间的2、CVD工艺一般用于介质层和半导体材料的薄 化学反应的能量来源：热（高温）、等离3、CVD工艺的主要特

东南大学无锡分东南大学无锡分化学气相淀积的基1SiH4Si2H

东南大学无锡分3

2H2SiO2SiO22H氮化：3SiH2Cl24NH3Si3N46H2东南大学无锡分东南大学无锡分CVD反应反应物的CVD反应传气体传应薄膜先驱物应SiH4Si2H气体分子扩先驱物的吸

副产先驱物扩散到底

表面反

副产物去排连续SiH4SiH2Si2H6

Si2H

2Si3H衬§6.4CVD淀积系东§6.4CVD淀积系不同的CVD√√√√√√√√√√√√√√√桶√√√√√√√√√√√CVD技术分类及设备简

东南大学无锡分APCVD，AtmosphericPressureLPCVD，LowPressurePECVD，PlasmaEnhanced常压化学气相淀积

东南大学无锡分特点：在大气压下进行，设备简单，反应速率快，适于介质淀SiO2淀积工艺：N2用做稀释气

连续供片式APCVD系东南大学无锡分用于用于使喷嘴处淀积最小化的喷头设低压化学气相淀积

东南大学无锡分特点：在低气压下（0.1~1Torr）进行，淀积均匀性适于介质和半导体材料的淀积反应器结冷壁系统：减少壁上淀热壁系统：装片量大，温均匀，壁上淀积气压降⇒分子平均自由程和扩散率增加⇒淀积主要受表面化学反应速率控制⇒流不是关键参气压降低也可减少气相

常见LPCVD反应器结东南大学无锡分整整批式热壁LPCVD反应器结构东南大学无锡分(3)的典型多晶∼SiH2Cl2SiH2Cl2∼SiH4+PH3∼SiH4+B2H6∼LPCVD气压：~

错误，因为淀积速率不仅取决于总压等离子体化学气相淀积

东南大学无锡分Si3N4:SiH2Cl2PSG:SiH4+PH3 各种类型的CVD反应器及其主要特

东南大学无锡分工 优 缺 应

体CVD

，

高温SiO2掺杂或不W,、§6.5介质及其性§6.5介质及其性帽帽铝HDPCVD

PECVD

东南大学无锡分储电势能的有效性，也就是代表材料作为电东南大学无锡分性 小导致互联线宽度减小，使得传输信号导线电阻（R）增大。而且，导线间距的缩小产生了的寄生电容（C）。最终增加了RC信号延迟（RC信号延迟降低速度，减弱芯片性能）。这是在亚0.25µm中凸现的问题，通常称为互连延迟（如上图所示）。从本质上讲，减小互连尺寸带来的寄生电阻和电容效应而导致更大的信号延迟。这与晶体管的发展正好相晶体管而言，随着栅长变小，延迟变小，晶体线电容C正比于绝缘介质的k值，低K减小总的互连电容，减小RC信号延迟，提供性能。1、低k介质常东南1、低k介质常东南大学无锡分低k值的绝缘介质要

东南大学无锡分电热化工金属低介电常好的粘附热稳定耐酸和图形制低的接触电低介电损低的收缩低的热扩散系选择腐好的间隙填充能低的电子迁低的漏电抗开高导低的杂平坦低的应高可靠低应无侵低的针光滑表好的硬 低的湿气吸 少的颗

与势垒金属容可接受低k值材

东南大学无锡分HSQ/SiLK（芳烃聚合物

SiO2 DopedcapacitorDopedcapacitorBuried东南大学无锡分.2、高k介质常动态随

东南大学无锡分7SrTiO(Ba1- 料东南大学无锡分东南大学无锡分

§6.6旋涂绝缘介东§6.6旋涂绝缘介为旋涂绝缘介质（Spin-onDielectric，SOD），其旋涂玻璃东南旋涂玻璃旋涂绝缘介质旋涂绝缘介质§6.7外东南大学无§6.7外HHHH三种外延方东南