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化学气相淀积的工艺流程
化学气相淀积（Chemical Vapor Deposition，CVD）是一种通过化学反应在固体表面上生成薄膜的方法。
其工艺流程可以简单描述为以下几个步骤：
1. 基材准备：选择合适的基材，如硅片、玻璃或金属衬底，并进行表面处理，以提供一个干净平整的表面。
2. 反应室装载：将经过准备的基材放置在反应室中，确保其处于适当的位置。
3. 气体进料：将适量的进料气体引入反应室中。
这些气体可能是单一的或混合的，通常包括反应物和携带气体。
反应物气体被选择为具有所需化学反应的材料。
4. 反应：在反应室中加热基材和反应气体，使反应物气体发生化学反应。
通常，化学反应的产物是气态的，由于在基材表面降温，产生固态沉积物。
5. 沉积层生长：经过一段时间的反应，化学反应产物会在基材表面生成一层薄膜。
沉积速率取决于多种因素，如反应温度、气体浓度和反应时间。
6. 淀积物处理：在薄膜生长完毕后，需要对淀积物进行处理。
这可能包括冷却基材，停止进料气体，清洗或退火处理等。
7. 反应室释压和拆卸：在薄膜处理完毕后，需要关闭反应室，并将内部压力降
至大气压。
然后，可以打开反应室并拆卸基材。
需要注意的是，实际的CVD工艺流程可能会因具体材料、设备和应用而有所不同，以上流程仅为一般化概述。
不同的CVD方法还包括低压化学气相沉积（LPCVD）、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）等。
化学气相淀积的基本概念薄膜制备-化学气相淀积薄膜淀积种类：导体、半导体、绝缘体物理气相淀积PVD）薄膜淀积：化学气相淀积CVD）化学气相淀积的含义化学气相淀积，简称CVD，它是通过气体混合的化学反应的方式在硅片表面淀积一层固体薄膜的工艺。
化学气相淀积的基本原理1）参加反应的气体混合物被输运到沉积区2）反应物由主气流扩散到衬底表面3）反应物分子吸附在衬底表面上4）吸附物分子间或吸附分子与气体分子间发生化学反应，生成原子和化学反应副产物，原子沿衬底表面迁移并形成薄膜5）反应副产物分子从衬底表面解吸，扩散到主气流中，排出沉积区（a）形成晶核：（b）晶粒聚集:（c）形成连续的膜气体分子成核聚集连续的膜化学气相淀积的过程按工艺条件分APCVD 常压CVDLPCVD 低压CVDPECVD 等离子体增强型CVDHDPCVD 高密度等离子体CVDLCVD 光化学气相淀积按生成膜的性质分金属CVD半导体CVD介质CVD化学气相淀积的分类1）APCVD 常压化学气相淀积连续加工的APCVD反应炉•反应速度和淀积速度较快淀积速度可达1000nm/min）•APCVD淀积膜的均匀性较差•气体消耗量大•台阶覆盖能力差2）LPCVD 低压化学气相淀积LPCVD反应腔•在同样的膜厚均匀性要求下，LPCVD硅片的间距可以更小，使LPCVD的生产效率更高3）PECVD 等离子体增强型化学气相淀积•反应温度低200－400℃）和良好的台阶覆盖能力，可以应用在AL等低熔点金属薄膜上淀积，•缺点是淀积过程引入的粘污本课重点•化学气相淀积的概念•不同化学气相积淀方法的特点和应用THANKS 谢谢。
化学气相淀积的基本原理宝子们！今天咱们来唠唠化学气相淀积这个超有趣的东西哦。
化学气相淀积呢，简单来说，就像是一场超级微观世界里的魔法表演。
想象一下啊，在一个小小的反应空间里，各种气体分子就像一群调皮的小精灵，它们到处跑来跑去呢。
这里面有一些特殊的气体，它们可是这场魔法的关键角色。
比如说，我们有一些含有我们想要淀积元素的气态化合物。
这些气体被送进反应室，反应室就像是它们的大舞台啦。
这个反应室的环境是可以被精确控制的哦，就像舞台上的灯光和音效一样。
温度、压力这些条件都被调整到刚刚好。
在这个反应室里，气体分子们开始发生奇妙的反应。
那些气态化合物会在能量的作用下分解或者相互作用。
就好比小精灵们突然开始组队做游戏一样。
它们可能会丢掉一些多余的部分，然后剩下的部分就组合在一起，慢慢地在基底材料上形成一层薄膜。
这基底材料就像是小舞台的地面，是这场魔法表演的基础呢。
打个比方吧，如果我们想要淀积一层硅薄膜。
那我们可能会送进去像硅烷这种气体。
硅烷在反应室里，在高温或者其他能量的作用下，硅烷分子就开始“变魔术”啦。
它会分解出硅原子，这些硅原子就像一个个小砖头，慢慢地在基底上堆砌起来，一层一层的，最后就形成了我们想要的硅薄膜。
而且哦，这个过程还特别讲究平衡呢。
就像走钢丝一样，各种反应的速度、气体的流量都得刚刚好。
如果气体流量太大了，就像是一下子涌进来太多小精灵，它们可能会乱成一团，导致淀积出来的薄膜质量不好，可能会有很多缺陷，就像小砖头没有砌整齐一样。
要是温度控制不好呢，这个魔法表演可能就演砸了，要么反应太快，薄膜长得不均匀，要么反应太慢，等得人花都谢了还没长好。
再说说那些反应产生的副产物吧。
它们就像是表演结束后留在舞台上的杂物一样。
得想办法把它们清理出去呢，不然也会影响下一轮的魔法表演。
所以反应室里还有专门的装置来处理这些副产物，就像舞台工作人员打扫卫生一样。
化学气相淀积在很多地方都超级有用哦。
在半导体制造里，它可是大功臣。
化学气相淀积教学目的：1 了解化学气相淀积概念2 了解化学气相淀积系统和方法3 了解外延的概念和生成方法4 掌握CVD质量检测教学重点：化学气相淀积系统和方法、外延的概念和生成方法、CVD质量检测教学难点：外延的概念教学过程：5.1引言5.1.1 薄膜淀积的概念所谓薄膜，是指一种在硅衬底上生长的薄固体物质。
薄膜与硅片表面紧密结合，在硅片加工中，通常描述薄膜厚度的单位是纳米（nm）。
半导体制造中的薄膜淀积是指在硅片衬底上增加一层均匀薄膜的工艺。
在硅片衬底上淀积薄膜有多种技术，主要的淀积技术有化学气相淀积（CVD）和物理气相淀积（PVD），其他的淀积技术有电镀法、旋涂法和分子束外延法。
化学气相淀积(CVD)是通过混合气体的化学反应生成固体反应物并使其淀积在硅片表面形成薄膜的工艺。
而物理气相淀积（PVD）是不需通过化学反应，直接把现有的固体材料转移至硅片表面形成薄膜的工艺。
电镀法是制备铜薄膜时主要采用的淀积技术。
旋涂法采用的设备是标准的旋转涂胶机，比CVD工艺更经济，通常用于制备低k（k 指介电常数）绝缘介质膜。
分子束外延法是一种制备硅外延层的较先进的淀积技术。
5.1.2 常用的薄膜材料在半导体制造中所包含的薄膜材料种类很多，早期的芯片大约含有数十种，而随着集成电路结构和性能的发展，芯片中薄膜材料种类也越来越多，如图5⁃1所示，这些薄膜材料在器件中都起到了非常重要的作用。
总的来说，薄膜材料的种类可分为金属薄膜层、绝缘薄膜层和半导体薄膜层三种。
早期和现代MOS结构中的各层薄膜1) 金属薄膜层在半导体制造中的应用主要是制备金属互连线。
2) 常见的绝缘薄膜材料有二氧化硅(SiO2)、掺杂二氧化硅(如PSG、BPSG)、氮化硅(Si3N4)等。
3) 半导体薄膜材料主要有多晶硅、外延硅层等。
5.1.3 半导体制造中对薄膜的要求在图5⁃1中给出了制作一个早期NMOS管所需的淀积层。
图中器件的特征尺寸远大于。
由于特征高度的变化，硅片上的各层薄膜并不平坦，质量不高。
这成为超大规模集成电路时代所需的多层金属、高密度芯片制造的限制因素。
随着硅片加工向更高的芯片密度发展，特征尺寸缩小到0．18μm甚至更小，而且需要用到6层甚至更多层金属来做连接。
这使得在硅片上可靠地沉积符合要求的薄膜材料至关重要。
1.良好的台阶覆盖能力2. 填充高的深宽比间隙的能力薄膜的台阶覆盖高深宽比通孔填充效果比较3. 良好的厚度均匀性4. 高纯度和高密度5. 高度的结构完整性和低的膜应力薄膜中晶粒的成核与生长过程膜应力导致硅片衬底发生变形6. 对衬底材料或下层膜良好的粘附性5.2 化学气相淀积5.2.1 化学气相淀积的概念化学气相淀积（CVD）是通过混合气体的化学反应生成固体反应物并使其淀积在硅片表面形成薄膜的工艺。
反应产生的其他副产物为挥发性气体，离开硅片表面并被抽出反应腔。
硅片表面及其邻近的区域被加热以向反应系统提供附加的能量。
5.2.2 化学气相淀积的原理化学气相淀积工艺的反应在炉管反应腔内进行，同时必须使化学反应发生在硅片表面或者非常接近表面的区域（表面催化），这样可以生成高质量的薄膜。
而如果反应发生在距离硅片表面较远的地方，会导致反应物粘附性差、密度低和缺陷多，这是必须避免的。
例如：利用硅烷和氧气经过化学反应淀积SiO2膜，其反应的生成物SiO2淀积在硅片表面，同时生成了气态的副产物氢气，氢气经排气系统排出炉管外。
反应式如下：CVD的主要反应过程①气态反应剂被输送至反应腔，以平流形式向出口流动。
②反应剂从主气流区以扩散方式通过边界层到达硅片表面。
③反应剂被吸附到硅表面。
④被吸附到硅表面的原子(分子)在衬底表面发生化学反应，生成固态物质淀积成膜。
⑤反应产生的气态副产物和未反应的反应剂离开衬底，排出系统。
5.3 化学气相淀积系统5.3.1 APCVD 常压化学气相淀积（APCVD）是指在一个大气压下进行的一种化学气相淀积的方法，这是最初采用的CVD方法。
这种方法工艺系统简单，工艺温度是400~600℃，反应速度和淀积速度快（淀积速度可达1000 nm/min），但其淀积的薄膜均匀性较差，气体消耗量大，且台阶覆盖能力差，因此APCVD常被用于淀积相对较厚的介质层（如PSG或BPSG 等）。
APCVD1.SiO2的淀积1)硅烷(SiH4)法是用O2氧化SiH4来淀积SiO2。
2)TEOS-O3法是使用正硅酸乙酯(TEOS)与O3反应淀积SiO2。
2. 掺杂SiO2的PSG回流后表面平坦化气体分子的运动轨迹LPCVD1. SiO2的淀积2. Si3N4淀积3. 多晶硅淀积多晶硅栅自对准工艺示意图4. 典型的LPCVD工艺设备操作1)做好淀积前的准备工作，包括按流程卡确认程序、工艺、设备及硅片数量。
2)硅片清洗。
3)选择程序。
4)系统充气。
5)装片。
6)按“START”键，设备将按设定的程序进炉。
7)程序结束，自动出舟，同时发出报警声，此时按面板上的“ACK”键，报警声消除。
8)经10min冷却后，取下正片或测试片，放入传递盒待检验和测试。
5.3.3 等离子体辅助CVD等离子体又叫做电浆，是被电离后的气体，即以离子态形式存在的气体(正离子和电子组成的混合物)。
它广泛存在于宇宙中，常被视为是除固、液、气之外，物质存在的第四态。
在自然界里，火焰、闪电、太阳等都是等离子体。
等离子体有以下两个特点：①等离子体呈现出高度不稳定态，有很强的化学活性。
等离子体辅助CVD就是利用了这个特点。
②等离子体是一种很好的导电体，利用经过设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。
这两个特点在后面的等离子体刻蚀工艺中得到了很好的利用。
等离子体产生方法有辉光放电、射频放电和电晕放电等。
1)有更低的工艺温度(250~450℃)。
2)对高的深宽比间隙有好的填充能力(用高密度等离子体CVD)。
3)淀积的膜对硅片有优良的粘附能力。
4)有较高的淀积速率。
5)有较少的针孔和空洞，因而有较高的膜密度。
6) 腔体可利用等离子体清洗。
1. 等离子体增强CVDPECVD的反应腔示意图1)清洗。
2)装片。
3)选择菜单。
4)卸片。
5)测量。
2. 高密度等离子体CVD(1)同步淀积和刻蚀HDPCVD的一个突破创新之处就在于在同一个反应腔中同步地进行淀积和刻蚀的工艺。
同步淀积和刻蚀(2)浅槽隔离(STI)对于特征尺寸在0.35μm以上的器件，通常采用局部氧化(LOCOS)技术来隔离，如图5-14b所示。
两MOS器件间的隔离2.多腔集成CVD设备多腔集成CVD设备5.4外延5.4.1 外延的概念、作用、原理外延(EPI)工艺是指在单晶衬底上生长一层跟衬底具有相同晶向的单晶薄膜材料，该单晶薄膜层称为外延层。
外延层除晶向必须与衬底一致外，其单晶材料、掺杂类型、掺杂浓度和厚度都可以按设计要求与衬底不同。
若在硅衬底上生长单晶硅外延层称为同质外延层；若在硅衬底上生长锗外延层称为异质外延层；若在重掺杂衬底上生长轻掺杂外延层称为正外延；在轻掺杂衬底上生长的重掺杂外延层称为反外延。
外延层的掺杂厚度、浓度、轮廓等属性容易控制而不受硅衬底影响，因此这为设计者在优化器件性能方面提供了很大的灵活性。
外延层的用途5.4.2 外延生长方法外延生长有两个重要条件:一是必须去除表面的自然氧化层及硅片表面的杂质。
如果表面有一层薄的二氧化硅、非晶态层表面或污染物，则会影响外延生长原子的正确定位，结果导致薄膜结构为多晶硅或形成缺陷较多的单晶。
二是衬底的表面温度足够高（气相外延时），只有在高温的情形下，淀积在衬底上的硅原子才有足够的动能移动到适当的位置与衬底形成一致晶向的单晶，而低温淀积形成的薄膜为多晶。
1.气相外延卧式、立式和桶式反应炉示意图1)清洁。
2)换气。
3)装炉。
4)原位抛光。
5)外延生长。
6)取片。
2. 分子束外延MBE系统设备示意图1)超高真空工艺可以制备高质量(良好的均匀性、纯度和较低的晶体缺陷等)单晶薄膜。
2)低温生长，减少自掺杂。
3)薄膜厚度、成分和浓度可严格控制，可实现厚度在原子层级别的超薄薄膜沉积。
4)系统加入薄膜生长质量分析仪，可进行原位观察，实时反馈以控制生长。
5.4.3 硅外延工艺1. 双极型晶体管中外延层的应用制作双极型晶体管的工艺流程1)P型硅衬底准备。
2)埋层扩散。
3)外延层的形成。
4)制作隔离区。
5)制作基区。
6)制作发射区。
7)制作引线电极。
2. 绝缘硅技术SOISOI技术使器件占用芯片的面积减小5.5 CVD质量检测1. 膜厚比色法薄膜颜色表2. 折射率3. 台阶覆盖率椭偏仪测试示意图4.均匀性硅片中测试点的选取。
