薄膜沉積工藝

信息來(lái)源： TIME：2025-4-7 瀏覽：

按工藝原理不同，薄膜沉積設(shè)備可分為 PVD、CVD 和 ALD。薄膜沉積是在基材上沉積一層納米級(jí)的薄膜，再配合蝕刻和拋光等工藝的反復(fù)進(jìn)行，就做出了很多堆疊起來(lái)的導(dǎo)電或絕緣層，而且每一層都具有設(shè)計(jì)好的線(xiàn)路圖案。沉積薄膜材料包括二氧化硅、氮化硅、多晶硅等非金屬以及銅等金屬。薄膜沉積設(shè)備主要負(fù)責(zé)各個(gè)步驟當(dāng)中的介質(zhì)層與金屬層的沉積，按工藝原理不同，可分為 CVD（（化學(xué)氣相沉積）設(shè)備、PVD（（物理氣相沉積）設(shè)備/電鍍?cè)O(shè)備和 ALD（原子層沉積）設(shè)備。

1）PVD：在真空條件下采用物理方法將材料源（固體或液體）表面氣化成氣態(tài)原子或分子，或部分電離成離子，并通過(guò)低壓氣體（或等離子體），在基體表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術(shù)。PVD 鍍膜技術(shù)主要分為三類(lèi)：真空蒸發(fā)鍍膜、真空濺射鍍膜和真空離子鍍膜。PVD 技術(shù)生長(zhǎng)機(jī)理簡(jiǎn)單，沉積速率高，但一般只適用于平面的膜層制備。

2）CVD：通過(guò)化學(xué)反應(yīng)的方式，利用加熱、等離子或光輻射等各種能源，在反應(yīng)器內(nèi)使氣態(tài)或蒸汽狀態(tài)的化學(xué)物質(zhì)在氣相或氣固界面上經(jīng)化學(xué)反應(yīng)形成固態(tài)沉積物的技術(shù)，是一種通過(guò)氣體混合的化學(xué)反應(yīng)在基體表面沉積薄膜的工藝，可應(yīng)用于絕緣薄膜、硬掩模層以及金屬膜層的沉積。按照薄膜材料，CVD 分為介質(zhì)化學(xué)氣相沉積（DCVD）和金屬化學(xué)氣相沉積（MCVD）兩大類(lèi)。DCVD 主要包括等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積（PECVD）、次常壓化學(xué)氣相沉積（SACVD）、介質(zhì)原子層沉積（DALD）等。MCVD 主要包括低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD）、有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積（MOCVD）和金屬原子層沉積（MALD）等。

3)ALD：原子層沉積可以將物質(zhì)以單原子膜形式一層一層地鍍?cè)诨妆砻妗脑砩险f(shuō)，ALD 是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)得到生成物，但在沉積反應(yīng)原理、沉積反應(yīng)條件的要求和沉積層的質(zhì)量上都與傳統(tǒng)的 CVD 不同。相對(duì)于傳統(tǒng)的沉積工藝而言，ALD 工藝具有自限制生長(zhǎng)的特點(diǎn)，可精確控制薄膜的厚度，制備的薄膜具有均勻的厚度和優(yōu)異的一致性，臺(tái)階覆蓋率高，特別適合深槽結(jié)構(gòu)中的薄膜生長(zhǎng)。ALD 設(shè)備沉積的薄膜具有非常精確的膜厚控制和非常優(yōu)越的臺(tái)階覆蓋率，在 28nm 以下關(guān)鍵尺寸縮小的雙曝光工藝方面取得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，其沉積的 Spacer 材料的寬度決定了 Fin 的寬度，是制約邏輯芯片制程先進(jìn)程度的核心因素之一，除此之外，ALD 設(shè)備在高 k 材料、金屬柵、STI、BSI 等工藝中均存在大量應(yīng)用，廣泛應(yīng)用于 CMOS 器件、存儲(chǔ)芯片、TSV 封裝等半導(dǎo)體制造領(lǐng)域。

CVD 領(lǐng)域 PECVD 設(shè)備占比較高，PVD 領(lǐng)域主要為濺射 PVD 設(shè)備。常壓化學(xué)氣相沉積（APCVD）是最早的 CVD 設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、沉積速率高，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD）是在 APCVD 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備（PECVD）在從亞微米發(fā)展到 90nm 的 IC 制造技術(shù)過(guò)程中，扮演了重要的角色，由于等離子體的作用，化學(xué)反應(yīng)溫度明顯降低，薄膜純度得到提高，致密度得以加強(qiáng)，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的 CVD 設(shè)備，在薄膜沉積設(shè)備中占比達(dá) 33%。次常壓化學(xué)氣相沉積（SACVD）主要應(yīng)用于溝槽填充工藝。在 PVD 設(shè)備中，濺射設(shè)備占主要份額。

資料來(lái)源：源晶格半導(dǎo)體知識(shí)公眾號(hào)

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