高密度等离子体化学气相淀积工艺简介

等离子体化学气相沉积技术newmaker1．技术内容及技术关键等离子体化学气相沉积技术原理是利用低温等离子体（非平衡等离子体）作能量源，工件置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电（或另加发热体）使工件升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在工件表面形成固态薄膜。

它包括了化学气相沉积的一般技术，又有辉光放电的强化作用。

由于粒子间的碰撞，产生剧烈的气体电离，使反应气体受到活化。

同时发生阴极溅射效应，为沉积薄膜提供了清洁的活性高的表面。

因而整个沉积过程与仅有热激活的过程有显著不同。

这两方面的作用，在提高涂层结合力，降低沉积温度，加快反应速度诸方面都创造了有利条件。

等离子体化学气相沉积技术按等离子体能量源方式划分，有直流辉光放电、射频放电和微波等离子体放电等。

随着频率的增加，等离子体强化CVD过程的作用越明显，形成化合物的温度越低。

PCVD的工艺装置由沉积室、反应物输送系统、放电电源、真空系统及检测系统组成。

气源需用气体净化器除去水分和其它杂质，经调节装置得到所需要的流量，再与源物质同时被送入沉积室，在一定温度和等离子体激活等条件下，得到所需的产物，并沉积在工件或基片表面。

所以，PCVD工艺既包括等离子体物理过程，又包括等离子体化学反应过程。

PCVD工艺参数包括微观参数和宏观参数。

微观参数如电子能量、等离子体密度及分布函数、反应气体的离解度等。

宏观参数对于真空系统有，气体种类、配比、流量、压强、抽速等；对于基体来说有，沉积温度、相对位置、导电状态等；对于等离子体有，放电种类、频率、电极结构、输入功率、电流密度、离子温度等。

以上这些参数都是相互联系、相互影响的。

1.直流等离子体化学气相沉积（DC-PCVD）DC-PCVD是利用高压直流负偏压（-1～-5kV），使低压反应气体发生辉光放电产生等离子体，等离子体在电场作用下轰击工件，并在工件表面沉积成膜。

直流等离子体比较简单，工件处于阴极电位，受其形状、大小的影响，使电场分布不均匀，在阴极附近压降最大，电场强度最高，正因为有这一特点，所以化学反应也集中在阴极工件表面，加强了沉积效率，避免了反应物质在器壁上的消耗。

等离子体增强化学气相沉积(P E C V D)综述(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--等离子体增强化学气相沉积（PECVD）综述摘要：本文综述了现今利用等离子体技术增强化学气相沉积（CVD）制备薄膜的原理、工艺设备现状和发展。

关键词：等离子体；化学气相沉积；薄膜；一、等离子体概论——基本概念、性质和产生物质存在的状态都是与一定数值的结合能相对应。

通常把固态称为第一态，当分子的平均动能超过分子在晶体中的结合能时，晶体结构就被破坏而转化成液体(第二态)或直接转化为气体(第三态)；当液体中分子平均动能超过范德华力键结合能时，第二态就转化为第三态；气体在一定条件下受到高能激发，发生电离，部分外层电子脱离原子核，形成电子、正离子和中性粒子混合组成的一种集合体形态，从而形成了物质第四态——等离子体。

只要绝对温度不为零，任何气体中总存在有少量的分子和原子电离，并非任何的电离气体都是等离子体。

严格地说，只有当带电粒子密度足够大，能够达到其建立的空间电荷足以限制其自身运动时，带电粒子才会对体系性质产生显著的影响，换言之，这样密度的电离气体才能够转变成等离子体。

此外，等离子体的存在还有空间和时间限度，如果电离气体的空间尺度L下限不满足等离子体存在的L>>l D（德拜长度l D）的条件，或者电离气体的存在的时间下限不满足t>>t p （等离子体的振荡周期t p）条件，这样的电离气体都不能算作等离子体。

在组成上等离子体是带电粒子和中性粒子（原子、分子、微粒等）的集合体，是一种导电流体，等离子体的运动会受到电磁场的影响和支配。

其性质宏观上呈现准中性（quasineutrality ），即其正负粒子数目基本相当，系统宏观呈中性，但是在小尺度上则体现电磁性；其次，具有集体效应，即等离子体中的带电粒子之间存在库仑力。

体内运动的粒子产生磁场，会对系统内的其他粒子产生影响。

高密度等离子体化学气相淀积工艺简介随着半导体技术的飞速发展，半导体器件特征尺寸的显著减小，相应地也对芯片制造工艺提出了更高的要求，其中一个具有挑战性的难题就是绝缘介质在各个薄膜层之间均匀无孔的填充以提供充分有效的隔离保护，包括浅槽隔离（STI)，金属前绝缘层（PMD），金属层间绝缘层（IMD）等等。

本文所介绍的高密度等离子体化学气相淀积（HDP CVD)工艺自20世纪90年代中期开始被先进的芯片工厂采用以来，以其卓越的填孔能力，稳定的淀积质量，可靠的电学特性等诸多优点而迅速成为0.25微米以下先进工艺的主流。

图1所示即为在超大规模集成电路中HDP CVD工艺的典型应用。

HDP CVD的工艺原理在HDP CVD工艺问世之前，大多数芯片厂普遍采用等离子体增强化学气相沉积(PE CVD)进行绝缘介质的填充。

这种工艺对于大于0.8微米的间隙具有良好的填孔效果，然而对于小于0.8微米的间隙，用单步PE CVD工艺填充具有高的深宽比(定义为间隙的深度和宽度的比值)的间隙时会在其中部产生夹断(pinch-off)和空洞(图2)。

为了解决这一难题，淀积-刻蚀-淀积工艺被用以填充0.5微米至0.8微米的间隙,也就是说，在初始淀积完成部分填孔尚未发生夹断时紧跟着进行刻蚀工艺以重新打开间隙入口，之后再次淀积以完成对整个间隙的填充（图3）。

显而易见，为了填充越小的间隙,越来越多的工艺循环需要被执行,在不断降低产量的同时也显著增加了芯片成本，而且由于本身工艺的局限性，即便采用循环工艺，PE CVD对于小于0.5微米的间隙还是无能为力.其他一些传统CVD 工艺,如常压CVD(APCVD)和亚常压CVD(SACVD)虽然可以提供对小至0.25微米的间隙的无孔填充,但这些缺乏等离子体辅助淀积产生的膜会依赖下层表面而显示出不同的淀积特性，另外还有低密度和吸潮性等缺点，需要PE CVD增加上保护层和下保护层，或者进行后淀积处理(如退火回流等)。

pcvd微波等离子体化学气相沉积法光纤工艺光纤作为一种基础光学元件，在通信、传感和高功率激光等领域具有广泛的应用。

而pcvd微波等离子体化学气相沉积法则是一种常用的制备光纤的工艺方法。

本文将详细介绍该工艺的原理、步骤和应用。

pcvd微波等离子体化学气相沉积法是利用微波等离子体化学技术在光纤预制体的表面上沉积纤维材料。

通过微波激发和化学反应，使气态的前驱体将所需的材料沉积在光纤预制体上形成光纤。

（1）预处理：将光纤预制体进行清洗和表面处理，以保证沉积物与预制体的结合力和质量。

（2）制备反应气体：准备所需的前驱体和气体混合物，控制其流量和浓度。

（3）沉积过程：将预制体放置于沉积室中，在微波等离子体的作用下，前驱体与气体混合物在预制体表面反应沉积，形成光纤。

（4）后处理：对制备好的光纤进行切割、抛磨和焊接等加工处理，以得到符合要求的光纤。

pcvd微波等离子体化学气相沉积法制备的光纤具有优良的性能，广泛应用于光通信、光传感、激光器和光纤传输等领域。

其特点包括低损耗、高强度、宽带宽、低色散等，能够满足不同领域的需求。

总结起来，pcvd微波等离子体化学气相沉积法是一种重要的光纤制备工艺，通过微波激发和化学反应，可以在光纤预制体上沉积所需的光纤材料。

其步骤包括预处理、制备反应气体、沉积过程和后处理。

由于其优良的性能，pcvd微波等离子体化学气相沉积法制备的光纤在通信、传感和激光等领域有着广泛的应用前景。

等离子增强化学气相沉积法引言等离子增强化学气相沉积法（Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，简称PECVD）是一种常用的薄膜制备技术，通过在气相中引入等离子体来增强沉积过程，以提高薄膜的质量和性能。

本文将对PECVD的原理、应用和发展进行全面详细的介绍。

1. 原理PECVD是一种在低压下进行的化学气相沉积技术，其基本原理是利用等离子体对气相中的前驱物进行激活，使其发生化学反应，并在基底表面形成薄膜。

PECVD过程中，气体在电场作用下形成等离子体，激发气体中的原子和分子，使其具有较高的能量，使其更容易反应。

PECVD的原理可以通过以下步骤进行描述：1.前驱物供应：将适当的前驱物气体引入反应室中。

2.等离子体激发：通过加入电场或射频电源，在反应室中形成等离子体。

3.化学反应：等离子体中的高能粒子与前驱物发生碰撞，激活并分解前驱物，使其发生化学反应。

4.沉积薄膜：反应生成的物种在基底表面沉积形成薄膜。

2. 应用PECVD广泛应用于半导体、光电子器件和薄膜涂层等领域。

以下是PECVD在不同领域的应用示例：2.1 半导体制备PECVD可以用于制备半导体薄膜，如多晶硅、非晶硅和氮化硅等。

这些薄膜广泛应用于太阳能电池、平板显示器和集成电路等器件中。

2.2 光学涂层PECVD可以用于制备光学涂层，如抗反射膜、光学滤波器和光学增透膜等。

这些涂层可以提高光学器件的性能和稳定性。

2.3 保护涂层PECVD可以用于制备保护涂层，如氮化硅和二氧化硅等。

这些涂层可以提高器件的耐热性、耐腐蚀性和机械强度。

2.4 生物医学应用PECVD可以用于制备生物医学材料，如生物陶瓷和生物可降解聚合物等。

这些材料可以用于人工骨骼、人工关节和组织工程等领域。

3. 发展趋势随着科学技术的不断发展，PECVD技术也在不断改进和创新。

以下是PECVD的发展趋势：3.1 高效能源材料随着能源需求的增加，对高效能源材料的需求也越来越大。

等离子体化学气相沉积工艺嘿，朋友！今天咱们来聊聊等离子体化学气相沉积工艺。

这玩意儿听起来是不是特别高大上？其实啊，它就像是一位神奇的魔法师，能在材料表面变出各种奇妙的“魔法涂层”。

你想想看，咱们日常生活中的很多东西，比如手机屏幕那光滑耐磨的表面，是不是感觉很神奇？这可能就是等离子体化学气相沉积工艺的功劳呢！这工艺就像是一位巧手的裁缝，给材料精心地“缝制”出一层合身又实用的“外衣”。

在这个过程中，气体就像是一群活泼的小精灵，在等离子体这个“魔法场”里欢快地跳跃、碰撞。

然后呢，它们就神奇地在材料表面沉积下来，形成了我们想要的涂层。

比如说，要是想让金属材料更加耐腐蚀，这工艺就能给它穿上一层“防护铠甲”。

这层铠甲可不是随便穿的，得精准控制各种条件，就像炒菜时掌握火候和调料的量一样。

温度高了不行，低了也不行；气体比例不对也不行。

这要求得多严格啊！再比如，想让某个部件有更好的绝缘性能，等离子体化学气相沉积工艺就能派上用场。

它能给这个部件披上一层“绝缘披风”，让电流乖乖听话，不乱跑。

这工艺还能让材料表面变得更加美观呢！就好像给灰姑娘穿上了华丽的晚礼服，瞬间变得光彩照人。

而且啊，这等离子体化学气相沉积工艺的应用范围那叫一个广！从航空航天领域的高科技零件，到我们身边常见的电子产品，都有它的身影。

它是不是超级厉害？不过，要掌握这门工艺可不容易。

这就好比学一门很难的武功秘籍，得有耐心，得细心，还得不断地尝试和改进。

要是一个不小心，可能就会前功尽弃。

但只要我们认真钻研，不断探索，就能让这个神奇的工艺为我们创造更多的奇迹，给我们的生活带来更多的便利和惊喜。

难道不是吗？所以啊，等离子体化学气相沉积工艺虽然神秘复杂，但只要我们用心去了解它，就能发现它的魅力和价值。

你说对不对？。

等离子体化学气相沉积代工
等离子体化学气相沉积(PECVD)代工：
一、什么是等离子体化学气相沉积？
等离子体化学气相沉积（PECVD）是一种通过加热原料气体，将其中
的成分以放电的形式带入到工作室的低真空区，并在激发态的状态下
发生气相反应，从而在作业面内部形成结构性固体膜的技术。

二、PECVD代工的优势
（1）操作简单，流程稳定性高、生产效率高。

（2）可生产出超薄、透明的薄膜，膜厚千分之一纳米以下。

（3）可根据客户需求调整膜厚，可实现快速、经济、高性能多层膜结构。

（4）可生产出硬度好、绝缘电性能良好的材料薄膜。

三、PECVD代工领域的应用
PECVD代工的膜应用涉及半导体、光电子、光通信、空间仪器、家电、
机床、纺织等领域，几乎覆盖了化工、电子、动力、航空、冶金等行业。

（1）光学镜片、镜面、膜镀；
（2）打印电路板、微电子存储器；
（3）发光二极管（LED）；
（4）滤光片等等。

四、PECVD代工点
作为一家PECVD代工台，我们不仅拥有条件优越的环境，拥有最新的设备设施，而且拥有一批有着丰富技术经验的技术人员，拥有一套可靠的技术服务体系，以及精确的实验工艺，以确保生产的质量。

我们也可以根据客户的特殊要求，为客户量身定做特殊的量产产品。

等离子增强化学气相沉积
等离子增强化学气相沉积（PECVD）是一种新兴的技术，它能够提高材料的性能，为大多数行业提供解决方案。

它是一种利用等离子体的热能来制备材料的技术。

由于其简单、高效、环保和可操作性高等优点，PECVD在电子、光学、生物工程、太阳能电池、汽车等新兴行业中被广泛应用。

PECVD技术主要由三部分组成：等离子体发生器、装配
台和离子源。

等离子体发生器是PECVD技术的核心部分，它
可以产生等离子体，并将其定向传递到装配台上，以形成所需要的材料。

装配台上有一个腔室，在这个腔室中可以添加各种气体，如氢气、氦气、氮气等，以便从气体中提取和形成所需要的材料。

最后，离子源可以将等离子体定向传递到装配台上，从而制备出符合要求的材料。

PECVD技术能够有效地实现材料表面的改性，从而提高
材料的性能。

它可以将核酸、金属等添加到材料表面，使其具有抗菌、抗氧化等特性，从而满足不同行业的应用需求。

此外，该技术还可以用于节能减排，可以制备出节能、环保的材料。

PECVD技术是一种新兴的技术，它的应用范围非常广泛，为众多行业提供了解决方案。

它能够有效地实现材料表面的改性，提高材料的性能，并且可以节省能源、减少污染。

因此，PECVD技术可以说是一种非常高效且可操作性强的技术，将
在未来发挥重要作用。

等离子增强化学气相沉积法
解析
等离子增强化学气相沉积法是一种用等离子体激活反应气体,促进在基体表面或近表面空间进行化学反应,生成固态膜的技术。

基本原理
等离子增强化学气相沉积法原理是在高频或直流电场作用下，源气体电离形成等离子体，基体浸没在等离子体中或放置在等离子体下方，吸附在基体表面的反应粒子受高能电子轰击，结合键断裂成为活性粒子，化学反应生成固态膜。

沉积时，基体可加热，亦可不加热。

工艺过程包括气体放电、等离子体输运，气态物质激活及化学反应等。

工艺的具体流程
(1)沉积。

沉积过程借助低压等离子体使流进高纯度石英玻璃沉积管内的气态卤化物和氧气在1000℃以上的高温条件下直接沉积成设计要求的光纤芯中玻璃的组成成分。

(2)熔缩。

沿管子方向往返移动的石墨电阻炉对小断旋转的管子加热到大约2200℃，在表面张力的作用下，分阶段将沉积好的石英管熔缩成一根实心棒(预制棒)。

(3)套棒。

为获得光纤芯层与包层材料的适当比例，将熔缩后的石英棒套入一根截面积经过精心挑选的管子中，这样装配后即可进行拉丝。

(4)拉丝。

套棒被安装在拉丝塔的顶部，下端缓缓放入约2100℃的高温炉中，此端熔化后被拉成所需包层直径的光纤(通常为125 cm)，
并进行双层涂覆和紫外固化。

(5)光纤测试。

拉出的光纤要经过各种试，以确定光纤的几何、光学和机械性能。

高密度等离子体化学气相淀积工艺简介随着半导体技术的飞速发展，半导体器件特征尺寸的显著减小，相应地也对芯片制造工艺提出了更高的要求，其中一个具有挑战性的难题就是绝缘介质在各个薄膜层之间均匀无孔的填充以提供充分有效的隔离保护，包括浅槽隔离（STI)，金属前绝缘层（PMD），金属层间绝缘层（IMD）等等。

本文所介绍的高密度等离子体化学气相淀积（HDP CVD)工艺自20世纪90年代中期开始被先进的芯片工厂采用以来，以其卓越的填孔能力，稳定的淀积质量，可靠的电学特性等诸多优点而迅速成为0.25微米以下先进工艺的主流。

图1所示即为在超大规模集成电路中HDP CVD工艺的典型应用。

HDP CVD的工艺原理在HDP CVD工艺问世之前，大多数芯片厂普遍采用等离子体增强化学气相沉积(PE CVD)进行绝缘介质的填充。

这种工艺对于大于0.8微米的间隙具有良好的填孔效果，然而对于小于0.8微米的间隙，用单步PE CVD工艺填充具有高的深宽比(定义为间隙的深度和宽度的比值)的间隙时会在其中部产生夹断(pinch-off)和空洞(图2)。

为了解决这一难题，淀积-刻蚀-淀积工艺被用以填充0.5微米至0.8微米的间隙,也就是说，在初始淀积完成部分填孔尚未发生夹断时紧跟着进行刻蚀工艺以重新打开间隙入口，之后再次淀积以完成对整个间隙的填充（图3）。

显而易见，为了填充越小的间隙,越来越多的工艺循环需要被执行,在不断降低产量的同时也显著增加了芯片成本，而且由于本身工艺的局限性，即便采用循环工艺，PE CVD对于小于0.5微米的间隙还是无能为力.其他一些传统CVD 工艺,如常压CVD(APCVD)和亚常压CVD(SACVD)虽然可以提供对小至0.25微米的间隙的无孔填充,但这些缺乏等离子体辅助淀积产生的膜会依赖下层表面而显示出不同的淀积特性，另外还有低密度和吸潮性等缺点，需要PE CVD增加上保护层和下保护层，或者进行后淀积处理(如退火回流等)。

高密度等离子体淀积工艺对颗粒度的影响顾梅梅;李洪芹【摘要】高密度等离子体(High Density Plasma,HDP)淀积工艺具有卓越的沟槽填充性能,广泛应用于深亚微米及更先进的集成电路制造的关键工艺环节.由于其淀积与溅射相结合的工艺特点,HDP中颗粒水平直接影响器件量产的良率与可靠性,是HDP工艺中的最大问题.针对集成电路量产工艺中频繁出现的HDP颗粒问题,通过分析HDP淀积颗粒成分,发现其中含有非反应气体成分氟(F)和铝(Al).利用等离子体中的氧离子修复工艺设备的腔室穹顶,降低由于预淀积薄膜黏附不足而造成剥离性颗粒;研发出氧气(O2)钝化工艺,应用于硅片淀积间隙的腔室原位清洗工艺;通过实验设计,分析和优化O2钝化的具体工艺条件.研究表明,将优化后的带有O2钝化的原位清洗工艺方案应用于集成电路实际量产制造,HDP工艺的颗粒水平整体降低50％.【期刊名称】《上海工程技术大学学报》【年(卷),期】2016(030)002【总页数】6页(P122-127)【关键词】高密度等离子体;化学气相淀积;淀积工艺;颗粒度【作者】顾梅梅;李洪芹【作者单位】上海华力微电子有限公司,上海201203;上海工程技术大学电子电气工程学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TM23高密度等离子体(HDP)淀积工艺作为一种先进的薄膜淀积工艺,由于其卓越的填充性能,被广泛应用于集成电路制造领域的关键工艺环节,范围覆盖从0.18 μm技术至20 nm技术及更先进的技术,例如浅沟槽隔离(STI)填充、金属前层淀积(PMD)填充、金属层间淀积(IMD)填充等工艺环节.HDP是在传统化学气相淀积工艺的基础上,利用成膜反应气体淀积与惰性气体轰击溅射并存的方式,形成具备卓越填充性能的薄膜淀积.不参与反应的惰性气体等离子体在偏置电压下,由于对衬底的轰击反而存在薄膜刻蚀作用,其刻蚀速率与衬底表面台阶角度呈类抛物线关系.当衬底表面台阶角度为270°时,刻蚀速率最大,当成膜反应气体与惰性气体在等离子体中并存时,在衬底台阶顶角位置,惰性气体的刻蚀作用会动态拓宽沟槽开口,有助于持续淀积填充,并且通过调节“刻蚀/淀积速率比”,从而得到针对不同衬底图形下的沟槽填充性能.以二氧化硅(SiO2)薄膜为例,成膜反应气体通常为氢化硅(SiH4)和氧气(O2)反应形成SiO2,溅射轰击气体一般采用惰性气体,例如氩气(Ar)或氦气(He). 1.1 传统HDP工艺颗粒的预防方法HDP工艺因为化学反应和轰击刻蚀的并存,对设备反应腔室的部件损耗较大,并且工艺过程容易产生颗粒.众所周知,集成电路制造工艺中的颗粒会导致器件失效和良率、可靠性下降,必须严格控制.成膜化学反应不仅在硅片表面淀积薄膜,不可避免地在工艺腔室内壁上也有薄膜淀积;并且由于惰性气体的轰击刻蚀效应,工艺腔室内壁上淀积的薄膜很容易剥落造成颗粒.所以,当薄膜淀积累计达到一定厚度(或一定数量的硅片)时,必须及时清洁去除工艺腔室内壁上的淀积薄膜,以防止颗粒增加,然后才能继续淀积.正是由于HDP工艺的自身特性,即淀积与溅射并存,颗粒成为其主要工艺问题.在集成电路生产线上,器件制造的工艺流程中,常在易产生颗粒或关键工艺步骤后进行缺陷扫描监控,当缺陷超出一定规格后就需要停机检查.器件制造流程中,在线缺陷扫描时经常发现HDP淀积工艺后的工艺颗粒,因此触发HDP设备停机检查也成为频发事件,但频繁地停机势必造成集成电路生产线的阻塞和产品滞留,而提高设备保养频率也会降低产能和增加运营成本,所以降低HDP工艺颗粒成为实际量产中的迫切需求.1.2 量产中出现的HDP工艺颗粒分析本文针对出现在300 mm硅片、90～130 nm技术集成电路量产中的在线HDP 中SiO2工艺颗粒,进行电子散射光谱(EDS)分析，如图1所示.结果显示,HDP颗粒的主要成分为O(1 716),F(398),Al(22 390),Si(43 570)，即除了Si和O,还有Al和F.在HDP淀积工艺中,SiH4与O2反应形成薄膜淀积,同时惰性气体Ar或He起溅射作用,从而达到沟槽填充的功能.所以,HDP淀积颗粒中不应该含有Al和F的成分. 进一步分析发现，HDP工艺中,原位清洗的步骤分为三氟化氮(NF3)清洗、氢气(H2)钝化和预淀积.NF3清洗是为了去除工艺腔室内壁的淀积薄膜;H2 钝化是为了去除剩余的F;预淀积是为了给下一片硅片的淀积创造工艺气氛.而F的唯一来源只有原位清洗中的清洗气体NF3.同时,穹顶是设备腔室内最主要部件,其主要金属成分为Al.因此高度怀疑此颗粒为HDP淀积过程中,淀积薄膜从受F侵蚀的穹顶表面掉落过程产生的.1.3 O2 钝化的颗粒解决方案通过分析泛林公司(Lam)SPEED@设备HDP工艺的原位清洗各工艺步骤及其功能,本文提出O2 钝化的颗粒解决方案,即在原位清洗工艺中增加O2 钝化步骤,通过氧离子氧化、修复穹顶表面以增加淀积薄膜的黏附性,从而降低工艺颗粒.HDP工艺的原位清洗具体工艺步骤与反应机理、功能描述见表1.SPEED@设备的工艺腔室中,穹顶的位置与构造如图2所示.本文提出修改传统原位清洗工艺,增加O2 钝化步骤,通过氧离子氧化和修复穹顶表面来减少穹顶表面的H键,消除Al—OH悬挂键并修复为Al—O键,从而增强预淀积在穹顶表面上的黏附性,最终达到降低HDP工艺颗粒的效果.通过增加O2 钝化优化HDP的清洗工艺,不仅可以保证设备产能、维持保养频率、降低颗粒异常的工艺风险,而且可以在不增加运营成本的基础上,达到降低颗粒,提高器件良率的效果,为实际量产中颗粒解决方案的首选.同时,增加O2钝化是个复杂的工艺研发过程,其中各工艺参数的选择、设定、优化和工艺条件实际效果对比等,需要一系列实验数据和量产数据来验证与判断.本文在SPEED@设备上开展实验评估,通过选择和调节O2 钝化的各工艺参数,主要为O2流量、Ar流量、 Ar与O2气体流量比和工艺气压,用来评估O2 钝化对于降低HDP工艺颗粒的效果.实验操作方法:在单一实验条件下,淀积5片硅片并量测其颗粒,取其平均值作为实验结果的颗粒度.因为颗粒度高低的判断本身带有偶然性,常受外界条件干扰,如衬底硅片等.因此,单独1片硅片的颗粒量测结果往往不能代表此工艺条件、设备条件的颗粒水平.为了排除干扰因素,实验1～5的每个数据点均取5片硅片的颗粒量测平均值.量测方法:先量衬底硅片的颗粒前值,然后进行HDP工艺淀积,最后量测淀积后硅片的颗粒后值.HDP淀积过程中产生的颗粒即为后值减去前值.普通颗粒检测尺寸为大于或等于0.16 μm,大颗粒检测尺寸为大于或等于0.25 μm.本文采用KLA-TENCORF5X@颗粒检测设备.2.1 O2 钝化工艺中惰性气体Ar的作用和颗粒效果在HDP淀积工艺中,Ar为溅射轰击气体，对衬底沟槽的开口部分有进一步拓宽的作用.但在原位清洗过程的O2 钝化工艺中,首先需要确定是否需要惰性气体Ar及Ar的作用,本文做了无Ar的实验1和含有Ar的实验2,进行针对性的研究分析.实验1 无Ar气体、只调节O2流量(体积流量qV),得到颗粒结果如图3所示.在无Ar条件下,无论怎样调节O2流量,实验1结果均显示异常高的颗粒水平,分析由于缺少Ar的轰击作用,O原子在等离子体中得不到充分离化,所以O和H得不到充分反应.实验1结果也显示较高的O2流量得到相对较低的颗粒度,较高O2流量可以更多地消除穹顶表面的H原子,从而在有限范围内降低工艺颗粒.当O2流量继续增加后,因为反应已达到饱和,工艺颗粒水平不再有降低.实验2 在一定的O2流量条件下,调节Ar流量,得到颗粒结果如图4所示.在O2 钝化工艺中导入Ar气体后,HDP工艺颗粒水平得到显著改善:从147颗降低到6颗.Ar流量越高,颗粒水平越低.这是因为Ar原子质量较大,在等离子体中通过碰撞断裂O2化学键,使O原子在等离子体中得到充分离化.实验1和2验证了O2 钝化工艺必须有惰性气体Ar.Ar作为催化气体,它的轰击作用可以充分离化O原子,从而加速O和H的反应,消除Al—OH悬挂键并修复穹顶表面为Al—O,增强预淀积在穹顶表面上的黏附性,最终达到降低HDP工艺颗粒的效果.2.2 O2 钝化工艺时间实验3 在一定O2和Ar流量下,调节O2 钝化的时间,得到实验结果如图5所示. 实验3结果显示:O2 钝化的时间增长,颗粒水平可以得到适度改善.这是因为较长的时间可以让O和H充分反应并改善穹顶表面状态.另一方面,原位清洗作为清洗工艺也是要占用设备时间的,量产生产线通常希望发挥设备的最大限度用于生产,所以过长的O2 钝化时间反而会降低设备产能.因此本实验中选择60 s作为O2 钝化工艺的钝化时间设定.2.3 不同气体流量比的颗粒效果实验1和2已验证了O2 钝化工艺必须有惰性气体辅助O原子离化加速反应,但Ar与O2的气体流量如何配比,Ar气体流量对颗粒有何影响.实验4研究了在不同气体流量比(qV(Ar)∶qV(O2))条件下的颗粒效果.实验4 保持Ar和 O2的总气体流量155 mL/min不变,调节qV(Ar)∶qV(O2),得到实验结果如图6所示.实验结果显示qV(Ar)∶qV(O2)=3.7时,得到颗粒度的最小值.分析认为,起初增加Ar气体流量可以帮助O原子离化,使之加速与H反应修复穹顶表面;但是一旦达到最优比例后,再增加Ar气体流量,反而降低了腔室气氛中的氧离子浓度,反而使穹顶表面的修复反应减缓,使颗粒水平有所回升.实验4研究表明,Ar与O2气体流量比约为3.7时,颗粒度效果最优.2.4 不同气体总流量的颗粒效果由于高密度等离子体的工艺需求,HDP工艺腔室连接分子泵,分子泵可以使HDP工艺腔室达到毫托(mT)量级(1mT≈0.133 Pa).分子泵与工艺腔室之间通过闸门阀控制开关,工艺状态下闸门阀为开.因此,工艺气体总流量会微弱影响工艺腔室气压,即:工艺气体总流量越高,工艺腔室气压略高.实验4验证了Ar与O2的气体流量维持在特定比例(约3.7)时,工艺颗粒度效果最优.那么Ar与O2的气体总流量应该如何设定,其对工艺颗粒有何影响，实验5研究了在不同的Ar与O2 总气体流量下的颗粒效果.实验5 保持Ar与O2的气体流量比在最优点(3.7),通过调节Ar与O2总气体流量来变化工艺压力,得到实验结果如图7所示.随着压力增加(总气体流量增加),颗粒只是稍有增加.分析认为,当压力和总气体流量增加时,等离子体会集中在工艺腔体中央的特定范围,从而只有在特定等离子体范围内增加O2的反应.然而,引入O2 钝化的目的是修复穹顶表面从而降低工艺颗粒度,而穹顶表面位于工艺腔室边缘,因此，O2钝化等离子体必须到达穹顶表面才能起到反应修复的作用.只有降低压力和总气体流量,才能扩大等离子体到达范围使之覆盖穹顶表面.但压力越低,O与H之间反应速率也越低,进一步降低腔室工艺压力,颗粒水平会呈现饱和状态甚至回升，且过低或过高的气体流量不利于设备的工艺压力稳定性控制.通过实验5研究,本文选择Ar和O2的总气体流量保持在155 mL/min作为最优条件.2.5 O2 钝化优化工艺条件通过上述5个实验的结果,得到O2 钝化的优化工艺条件为特定的Ar与O2气体流量比、低工艺压力、合适的时间.同时，观察到O2 钝化必须有溅射气体(本文实验中用Ar)用来加速反应,否则颗粒水平反而变差.综合实验结果及分析,同时考虑设备稳定性等方面因素,本文选择工艺时间为60 s、qV(Ar)∶qV(O2)为3.7、Ar和O2的总气体流量为155 mL/min,作为O2钝化的最优化工艺条件.为了进一步验证上述O2 钝化优化工艺的实际效果,本文在同一设备腔室状态下做对比实验:应用O2 钝化工艺前(即原始工艺条件),跑150片硅片的马拉松;应用O2钝化工艺后,也跑150片硅片的马拉松.实验中,每隔5片硅片抽取其中一片测量颗粒,即应用O2钝化工艺前后各有30个颗粒测量数据.使用上述实验得到O2 钝化的优化条件,HDP工艺腔室的颗粒水平比较见图8和图9.在原位清洗工艺中,使用 O2钝化之前,工艺腔室的颗粒平均水平为36.2颗(≥0.16 μm),大颗粒水平为8.4颗(≥0.25 μm);使用O2钝化之后,工艺腔室的颗粒平均水平显著下降为18.3颗(≥0.16 μm),大颗粒水平下降为4.4颗(≥0.25 μm).使用优化后的O2钝化工艺,不仅对HDP工艺腔室的平均颗粒水平降低50%,而且也显著减少颗粒的跳高现象,即颗粒分布的标准方差也得到大幅收敛.通过分析HDP淀积颗粒成分、分析原位清洗工艺的具体步骤与功能,采用了在原位清洗工艺中增加O2钝化步骤的方法,并通过实验设计对O2钝化的具体工艺参数进行优化.然后通过在同一HDP工艺腔室条件下进行马拉松实验,对比验证O2钝化应用前后的颗粒效果,不仅得到HDP工艺平均颗粒水平下降了50%的显著效果,而且也使颗粒分布的标准方差得到大幅收敛.应用优化后的O2钝化工艺,可以使HDP工艺颗粒稳定地保持在较低水平,使之更符合集成电路量产的工艺要求.实验结果在集成电路实际量产工艺中得到实际应用,设计思路可以通用于集成电路制造工艺,不局限于200 mm或300 mm硅片工艺，不局限于HDP工艺，不局限于O2 钝化、O3 钝化或其他.【相关文献】[1] WOLF S,TAUBER R N.Silicon Processing for the VLSI Era[M].California:Lattice Press,1986.[2] NGUYEN S V.High-density plasma chemical vapor deposition of silicon-based dielectric films for integrated circuits[J]. IBM Journal of Research andDevelopment,1999,43(1/2):108-126.[3] HICHEM M S.Methods and apparatus for forming HDP-CVD PSG film used for advanced pre-metal dielectric layer applications:US6013584[P].2000-01-11.[4] LI D Q,ZHANG L,CHEN X L.HDP-CVD dep/etch/dep process for improved deposition into high aspect ratio features:US0207580 [P].2003-11-06.[5] GEORGE D P,ASHIMA B C,RICHARD A C,et al.High throughput chemical vapor deposition process capable of filling high aspect ratio structures：US6030881[P].2000-02-29.[6] 陈能国,蔡腾群,廖秀莲.避免反应室粒子污染的化学气相沉积方法:1861838[P].2006-11-05.。

等离子体增强化学的气相沉积法等离子体增强化学的气相沉积法是一种新兴的纳米材料制备技术，它结合了化学气相沉积与等离子体技术的优点，具有高效、灵活、可控的特点，是目前制备纳米材料的一种重要方法。

气相沉积法是一种在高温下利用气态化学反应使粒子沉积在基底上的技术，它具有简单、易于控制沉积物成分和结构、可以制备大面积、均匀度高等优点。

然而，气相沉积法仅能在接近常压或低压下进行，沉积物质的化学反应速度较缓，造成掺杂杂质的可能较大，同时，如果直接用气相反应来制备有机/无机材料，容易受到氧气和水分的干扰。

等离子体技术是一种将气体通过能量转化成等离子体，使其具有高能离子、自由基、激发态粒子等特性的技术。

等离子体反应是表面处理、涂层制备和纳米材料制备等领域的重要方法，由于等离子体处理过程中离子能量高、化学反应速率快，还存在电子、电磁场等多种物理化学特性，使得该技术精度高、可重复性好。

等离子体增强化学气相沉积法将气相沉积法和等离子体技术相融合，通过从等离子体中提取活性化学物质，使沉积物质分解产生自由基和激发态粒子来对气相物质进行化学反应，从而实现粒子的沉积和纳米材料的制备。

等离子体增强化学气相沉积法的优点是多方面的，一方面通过等离子体技术的作用，激发出活性化学物质，提高沉积物质的反应速率，降低了杂质的产生。

另一方面，利用等离子体体积充电电流的特征可以有选择性地匹配粒子气体离子，从而控制粒子的成分和形状。

还可以根据不同的离子束特性，控制不同的沉积效应，实现对粒子的组装和排列。

在气相沉积方法中，常用的等离子体技术有辉光放电等离子体、微波放电等离子体、射频等离子体和电弧等离子体等。

其中，强耗散、体积充电和离子轰击能量密度大的电弧等离子体通常是利用最为广泛的。

等离子体增强化学气相沉积法利用等离子体技术放电形成空气中的活性分子和离子，再通过一定的反应，使它们与计量电弧等离子体中的离子或有机分子形成复合体沉积在膜基底上，从而制备出需要的材料。

等离子增强型化学气相淀积系统等离子增强型化学气相淀积系统（PECVD）是一种常用于制备薄膜材料的技术。

它通过将气体化合物引入等离子体中，利用化学反应在衬底表面上沉积出所需的薄膜。

PECVD系统在微电子、光电子、能源和材料科学等领域具有广泛的应用。

一、PECVD系统的工作原理PECVD系统主要由等离子源、气体供给系统、电源系统和反应室等组成。

其工作原理是通过施加高频交变电场或射频电场，使气体分子在等离子体中发生电离，生成活性离子和自由基。

这些活性离子和自由基在表面上发生化学反应，生成所需的薄膜材料。

二、PECVD系统的优势1. 高沉积速率：PECVD系统能够实现高速的薄膜沉积，提高生产效率。

2. 低沉积温度：与其他沉积技术相比，PECVD系统可在较低的温度下进行沉积，有利于对温度敏感的衬底材料进行加工。

3. 沉积均匀性好：PECVD系统能够实现较高的沉积均匀性，保证薄膜在整个衬底表面上的均匀沉积。

4. 多功能性：PECVD系统可以通过调节气体组分和工艺参数，实现多种不同材料的沉积，满足不同应用的需求。

三、PECVD系统的应用1. 微电子领域：PECVD系统可以用于制备硅氮化物薄膜、二氧化硅薄膜等，用于制备晶体管、电容器等微电子器件。

2. 光电子领域：PECVD系统可以用于制备氮化硅薄膜、氧化锌薄膜等，用于制备太阳能电池、光电传感器等光电子器件。

3. 能源领域：PECVD系统可以用于制备氮化硅薄膜、碳化硅薄膜等，用于制备锂离子电池、燃料电池等能源器件。

4. 材料科学领域：PECVD系统可以用于制备金刚石薄膜、氮化硼薄膜等，用于提高材料的硬度、耐磨性等性能。

四、PECVD系统的发展趋势1. 高效节能：未来的PECVD系统将进一步提高能源利用率，实现更高效的薄膜沉积，减少能源消耗。

2. 柔性加工：未来的PECVD系统将实现对柔性衬底的加工，满足可弯曲、可折叠等新型器件的制备需求。

3. 多功能一体化：未来的PECVD系统将实现多种功能的一体化，提高设备的多样性和灵活性。

mpcvd设备工艺技术MPCVD（Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition）设备工艺技术是一种化学气相淀积技术，能够在低温下快速制备高质量的薄膜材料。

该技术广泛应用于光电子器件、纳米科技、能源材料等领域。

MPCVD设备工艺技术主要包括设备结构、反应过程和薄膜性能三个方面。

首先，MPCVD设备通常由微波发生器、反应室、气体供应系统和真空系统组成。

微波发生器提供高频微波能量，产生等离子体，与气体反应生成薄膜。

反应室通常由石英管制成，具有良好的介电特性和高温耐受性，确保等离子体的稳定。

气体供应系统根据需要提供不同的混合气体，例如硅源气体、碳源气体等，控制反应过程中物质的供应。

真空系统则能够将反应室抽至高真空状态，确保薄膜的纯度和质量。

其次，MPCVD过程由气体供应、离子激发和反应沉积三个阶段组成。

在气体供应阶段，气体供应系统提供所需的混合气体，例如二甲基硅烷和氨气。

然后，在微波发生器的作用下，混合气体在反应室中形成等离子体。

在离子激发阶段，等离子体中的离子与反应物发生碰撞和相互作用，激发出能量，促进反应的进行。

最后，在反应沉积阶段，激发的离子和反应物发生化学反应，生成沉积在基底上的薄膜。

最后，MPCVD技术可以制备多种不同材料的薄膜，例如氮化硅、氮化碳、二氧化硅等。

这些薄膜具有良好的性能，如高硬度、低摩擦系数、高耐磨性等。

此外，MPCVD技术还具有快速生长速度、均匀沉积、低温制备等优点。

这些优势使得MPCVD技术在光电子器件制备、纳米科技研究和能源材料开发中得到广泛应用。

总之，MPCVD设备工艺技术是一种快速制备高质量薄膜材料的方法。

通过合理设计设备结构，精确控制反应过程参数，可以制备出具有优异性能的薄膜。

随着科学技术的不断进步，MPCVD技术将在更多领域得到应用，并为材料科学和应用技术的发展做出重要贡献。