薄膜沉積工藝

信息來源： TIME：2025-4-7 瀏覽：

按工藝原理不同，薄膜沉積設備可分為 PVD、CVD 和 ALD。薄膜沉積是在基材上沉積一層納米級的薄膜，再配合蝕刻和拋光等工藝的反復進行，就做出了很多堆疊起來的導電或絕緣層，而且每一層都具有設計好的線路圖案。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。薄膜沉積設備主要負責各個步驟當中的介質(zhì)層與金屬層的沉積，按工藝原理不同，可分為 CVD（（化學氣相沉積）設備、PVD（（物理氣相沉積）設備/電鍍設備和 ALD（原子層沉積）設備。

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。PVD 鍍膜技術主要分為三類：真空蒸發(fā)鍍膜、真空濺射鍍膜和真空離子鍍膜。PVD 技術生長機理簡單，沉積速率高，但一般只適用于平面的膜層制備。

2）CVD：通過化學反應的方式，利用加熱、等離子或光輻射等各種能源，在反應器內(nèi)使氣態(tài)或蒸汽狀態(tài)的化學物質(zhì)在氣相或氣固界面上經(jīng)化學反應形成固態(tài)沉積物的技術，是一種通過氣體混合的化學反應在基體表面沉積薄膜的工藝，可應用于絕緣薄膜、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)化學氣相沉積（DCVD）和金屬化學氣相沉積（MCVD）兩大類。DCVD 主要包括等離子增強型化學氣相沉積（PECVD）、次常壓化學氣相沉積（SACVD）、介質(zhì)原子層沉積（DALD）等。MCVD 主要包括低壓化學氣相沉積（LPCVD）、有機金屬化學氣相沉積（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在基底表面。從原理上說，ALD 是通過化學反應得到生成物，但在沉積反應原理、沉積反應條件的要求和沉積層的質(zhì)量上都與傳統(tǒng)的 CVD 不同。相對于傳統(tǒng)的沉積工藝而言，ALD 工藝具有自限制生長的特點，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，臺階覆蓋率高，特別適合深槽結構中的薄膜生長。ALD 設備沉積的薄膜具有非常精確的膜厚控制和非常優(yōu)越的臺階覆蓋率，在 28nm 以下關鍵尺寸縮小的雙曝光工藝方面取得了越來越廣泛的應用，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程度的核心因素之一，除此之外，ALD 設備在高 k 材料、金屬柵、STI、BSI 等工藝中均存在大量應用，廣泛應用于 CMOS 器件、存儲芯片、TSV 封裝等半導體制造領域。

CVD 領域 PECVD 設備占比較高，PVD 領域主要為濺射 PVD 設備。常壓化學氣相沉積（APCVD）是最早的 CVD 設備，結構簡單、沉積速率高，廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中。低壓化學氣相沉積（LPCVD）是在 APCVD 的基礎上發(fā)展起來的。等離子體增強化學氣相沉積設備（PECVD）在從亞微米發(fā)展到 90nm 的 IC 制造技術過程中，扮演了重要的角色，由于等離子體的作用，化學反應溫度明顯降低，薄膜純度得到提高，致密度得以加強，是當前應用最為廣泛的 CVD 設備，在薄膜沉積設備中占比達 33%。次常壓化學氣相沉積（SACVD）主要應用于溝槽填充工藝。在 PVD 設備中，濺射設備占主要份額。

資料來源：源晶格半導體知識公眾號

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