《HDPCVD技术应用与设备维护-职业学院毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《HDPCVD技术应用与设备维护-职业学院毕业论文（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 毕业设计论文HDPCVD 技术应用与设备维护 系 电子信息工程系 专业 微电子 姓名 曹海峰 班级 微电 113 学号_ 28_指导教师 徐振邦 职称 讲师 指导教师 职称 设计时间 2012.9.152013.1.4 摘要HDPCVD 工艺自问世以来凭借其独特的在高密度等离子体反应腔中同步淀积和刻蚀绝缘介质的反应过程实现了在较低温度下对高深宽比间隔的优良填充, 其所淀积的绝缘介质膜具有高密度、低杂质缺陷等优点, 同时对硅片有优良的粘附能力, 这些优势使 HDPCVD 工艺迅速取代其他传统工艺而一举成为先进半导体制程中对超细间隔进行绝缘介质填充的首选。本课程设计主要以介电质化学气相淀积工艺为
2、基础，以高密度等离子体（HDPCVD）为研究对象，从高密度等离子体的工艺原理、在半导体制造中的工艺应用、以及设备构成和维护等多方面进行了详细描述。关键词：高密度等离子体，化学气相淀积，半导体制造，填充目录摘要 .2目录 .3第 1 章 绪 论 .41.1 引言 .41.2 DCVD 工艺的分类 .4第 2 章 HDPCVD 的工艺原理 .62.2 CVD 的工艺原理 .62.3 PECVD 工艺原理 .82.4 高密度等离子体 CVD（HDPCVD） .92.5 HDPCVD 的反应腔及主要反应过程 .112.6 HDPCVD 工艺的重要指标-淀积刻蚀比 .13第 3 章 HDPCVD 技术的
3、应用 .153.1 HDPCVD 工艺在半导体制造中的应用 .153.2 半导体制造对 HDP 的工艺要求 .153.3 HDPCVD 工艺中对薄膜质量的测量参数 .163.4 HDPCVD 工艺中的两个问题 .18第 4 章 HDPCVD 设备的结构及维护 .194.1 HDPCVD 设备的结 构 .194.2 HDPCVD 设备的维护 .20第 5 章 总结与展望 .24参考文献 .25致谢 .26第 1 章 绪 论第 1 章 绪 论1.1 引言微芯片加工是一个平面加工的过程，这一过程包含在硅片表面生长不同膜层的步骤，通过淀积工艺可以完成在硅片表面生长薄膜，导电薄膜层和绝缘层对于能否在硅衬
4、底上成功制作出半导体器件是至关重要的。成膜技术被用来加工电路，主要用来隔离绝缘介质层之间所夹的金属导电层连接不同的 IC 器件。在制造工艺中，多种不同类型的膜淀积到硅片上，在某些情况下，这些膜成为器件结构中的一个完整部分；另外一些膜则充当了工艺过程中的牺牲层，并且在后续的工艺中被去掉。在微芯片加工中，膜淀积通常指薄膜，因为这些膜很薄以致它们的电学和机械学特性完全不同于同种材料下更厚的膜。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，金属前绝
5、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（HDPCVD) 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。在 HDPCVD 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(PECVD)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 PECVD 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）为了解决这
6、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。HDPCVD 工艺正是在探索如何同时满足对高深宽比间隙的填充和控制生产成本的过程中诞生的，它的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。具体来说,在常见的 HDPCVD 制程中，淀积工艺通常是由 和 的反应来实4SiH2O第 1 章 绪 论现，而蚀刻工艺通常是由 Ar 和 的溅射来完成。2O1.2 DCVD 工艺的分类介电质化学气相淀积(Dielectric Chemical Vapor
7、 Deposition，DCVD)，是通过气体或者气相反应物通过化学反应的方式在基底表面形成固态薄膜。现在半导体工艺里所使用的淀积式的介电材质，可以说通通是 DCVD 的方式制作的。DCVD 的优点是可以通过控制淀积气体制成精确的材料，而且线在当宽越来越窄，金属层层数越来越多之后，DCVD 因为具备良好的阶梯覆盖(StepCoverage)的能力，使它在半导体制程上所扮演的角色越来越重要。DCVD 种类很多包括供应商和在半导体制造中的常见应用层。主要有常压化学气相淀积(APCVD)，低压化学气相淀积(LPCVD)，次大气压化学气相淀积(SACVD)，等离子体增强化学气相淀积(PECVD)，高密
8、度等离子体化学气相淀积(HDPCVD) 等。下面简单介绍这几种 DCVD 制程的特点：1)、APCVD 是半导体业界第一种类型的 DCVD，由于反应在常压下进行，反应器设计相对简单并允许高的淀积速度，连续工艺的 APCVD 系统有高的设备产量、优良的均匀性以及制造大直径硅片的能力，APCVD 的问题是高的气体消耗，并且需要经常清洁反应腔。APCVD 主要用来淀积二氧化硅和参杂的二氧化硅。2)、LPCVD 通常是在中等真空度下(约 0.1-5 托)，反应温度一般为 300-900，常规的氧化炉(卧式或立式的)以及多腔集成设备都可以应用于 LPCVD 中。LPCVD 的特点是反应压力低于 APCVD，热壁反应需要周期性的维护去除反应腔内的颗粒。LPCVD 主要用来淀积二氧化硅，氮化硅，多晶硅等。3)、SACVD 在进行化学反应时，反应腔中的压力往往达到 200 托，甚至 600 托以上，所以被命名为次常压 CVD。4)、PECVD 是通过使用等离子体能量来产生并维持 DCVD 反应。PECVD 的反应压力和 LPCVD 的压力是可以比拟的，因此，PECVD 紧随着 LPCV 的发展而发展，不同的是 PECVD 的反应温度要远远低于 LPCVD 的反应温度，因此 PECVD 常用于后端铝线间薄膜的淀积。5)、HDPCVD 字如其名，高密度等离子体化学气相沉积是以
