CVD 和 PVD

一 CVD
化学气相淀积(Chemical Vapor Deposition) 是通过气态物质的化学反应在衬底上淀积一层薄膜材料的过程。
CVD技术特点：
具有淀积温度低、薄膜成分和厚度易于控制、均匀性和重复性好、台阶覆盖优良、适用范围广、设备简单等一系列优点，CVD方法几乎可以淀积集成电路工艺中所需要的各种薄膜，例如掺杂或不掺杂的SiO2、多晶硅、非晶硅、氮化硅、金属(钨、钼)等。
常用的CVD技术有：
(1) 常压化学气相淀积（APCVD）；
(2) 低压化学气相淀积（LPCVD）；
(3) 等离子增强化学气相淀积（PECVD）；
较为常见的CVD薄膜包括有： 二氧化硅（通常直接称为氧化层）、氮化硅、多晶硅、难熔金属与这类金属之硅化物。

常压化学汽相淀积(NPCVD) (Normal Pressure CVD)
常压化学气相淀积(APCVD/NPCVD)是指在大气压下进行的一种化学气相淀积的方法，这是化学气相淀积最初所采用的方法。这种工艺所需的系统简单，反应速度快，并且其淀积速率可超过1000埃/min，特别适于介质淀积，但是它的缺点是均匀性较差，所以，APCVD一般用在厚的介质淀积。
APCVD 为最简单的CVD法，使用于各种领域中。其一般装置是由(1)输送反应气体至反应炉的载气体精密装置；(2)使反应气体原料气化的反应气体气化室；(3) 反应炉；(4)反应后的气体回收装置等所构成。其中中心部分为反应炉，炉的形式可分为四个种类，这些装置中重点为如何将反应气体均匀送入，故需在反应气体的流动与基板位置上用心改进。当为水平时，则基板倾斜；当为纵型时，着反应气体由中心吹出，且使基板夹具回转。而汽缸型亦可同时收容多数基板且使夹具旋转。为扩散炉型时，在基板的上游加有混和气体使成乱流的装置。

低压化学汽相淀积(LPCVD)
随着半导体工艺特征尺寸的减小，对薄膜的均匀性要求及膜厚的误差要求不断提高，出现了低压化学气相淀积(LPCVD)。低压化学气相淀积是指系统工作在较低的压强下的一种化学气相淀积的方法。LPCVD技术不仅用于制备硅外延层，还广泛用于各种无定形钝化膜及多晶硅薄膜的淀积，是一种重要的薄膜淀积技术。
低压化学气相淀积(LPCVD)主要特征：(1)由于反应室内压力减少至10-1000Pa而反应气体，载气体的平均自由行程及扩散常数变大，因此，基板上的膜厚及相对阻抗分布可大为改善。反应气体的消耗亦可减少；(2)反应室成扩散炉型，温度控制最为简便，且装置亦被简化，结果可大幅度改善其可靠性与处理能力(因低气压下，基板容易均匀加热)，因基可大量装荷而改善其生产性。

等离子增强化学汽相淀积(PECVD)
等离子体增强化学气相淀积(PECVD)是指采用高频等离子体驱动的一种气相淀积技术，是一种射频辉光放电的物理过程和化学反应相结合的技术。该气相淀积的方法可以在非常低的衬底温度下淀积薄膜，例如在铝(A1)上淀积Si02。工艺上等离子体增强化学气相淀积主要用于淀积绝缘层。

金属CVD
由于LPCVD具有诸多优点，因此它为金属淀积提供了另一种选择。金属化学气相淀积是一个全新的气相淀积的方法，利用化学气相淀积的台阶覆盖能力好的优点，可以实现高密度互联的制作。利用LPCVD淀积钨来填充通孔。温度约300℃。这可以和淀积铝膜工艺相适应。金属进入接触孔时台阶覆盖是人们最关心的问题之一，尤其是对深亚微米器件，溅射淀积金属薄膜对不断增加的高纵横比结构的台阶覆盖变得越来越困难。在旧的工艺中，为了保证金属覆盖在接触孔上，刻蚀工艺期间必须小心地将侧壁刻成斜坡，这样金属布线时出现“钉头”(见图)。“钉头”将显著降低布线密度。如果用金属CVD，就可以避免“钉头”的出现，从而布线密度得到提高。钨是当前最流行的金属CVD材料。
钨作为阻挡层金属，它的淀积可以通过硅与六氟化钨（WF6）气体进行反应。其反应式为： 2WF6+3Si2→2W+3SiF4

外延生长法(epitaxial growth)
外延生长法(epitaxial growth)能生长出和单晶衬底的原子排列同样的单晶薄膜。在双极型集成电路中，为了将衬底和器件区域隔离(电绝缘)，在P型衬底上外延生长N型单晶硅层。在MOS集成电路中也广泛使用外延生长法，以便容易地控制器件的尺寸，达到器件的精细化。此时，用外延生长法外延一层杂质浓度低(约10~15 cm-3)的供形成的单晶层、衬底则为高浓度的基片，以降低电阻，达到基极电位稳定的目的。外延生长法可以在平面或非平面衬底生长、能获得十分完善的结构。外延生长法可以进行掺杂，形成n-和p-型层，设备为通用外延生长设备，生长温度为300 ℃~900 ℃，生长速率为0.2μm-2μm/min，厚度0.5μm-100μm，外延层的外貌决定于结晶条件，并直接获得具有绒面结构表面外延层。生长有外延层的晶体片叫做外延片。
二氧化硅的化学汽相淀积：可以作为金属化时的介质层，而且还可以作为离子注入或扩散的掩蔽膜，甚至还可以将掺磷、硼或砷的氧化物用作扩散源。
低温CVD氧化层：低于500℃
中等温度淀积：500～800℃
高温淀积：900℃左右

多晶硅的化学汽相淀积：利用多晶硅替代金属铝作为MOS器件的栅极是MOS集成电路技术的重大突破之一，它比利用金属铝作为栅极的MOS器件性能得到很大提高，而且采用多晶硅栅技术可以实现源漏区自对准离子注入，使MOS集成电路的集成度得到很大提高。
氮化硅的化学汽相淀积：中等温度(780～820℃)的LPCVD或低温(300℃) PECVD方法淀积

淀积多晶硅
淀积多晶硅一般采用化学汽相淀积（LPCVD）的方法。利用化学反应在硅片上生长多晶硅薄膜。适当控制压力、温度并引入反应的蒸汽，经过足够长的时间，便可在硅表面淀积一层高纯度的多晶硅。

二 PVD
PVD主要是一种物理制程而非化学制程。此技术一般使用氩气等惰性气体，在高真空中将氩离子加速以撞击溅镀靶材后，可将靶材原子一个个溅击出来，并使被溅击出来的材质（通常为铝、钛或其合金）如雪片般沉积在晶圆表面。　PVD以真空、溅射、离子化或离子束等方法使純金属挥发，与碳化氫、氮气等气体作用，加热至400～600℃（約1～3小時）后，蒸镀碳化物、氮化物、氧化物及硼化物等1～10μm厚之微細粒状薄膜。PVD可分为三种技术
(1)蒸镀（Evaporation）；
(2)分子束外延成长（Molecular Beam Epitaxy MBE）；
(3)溅镀（Sputter）
PVD 技术有两种基本工艺：蒸镀法和溅镀法。前者是通过把被蒸镀物质(如铝)加热，利用被蒸镀物质在高温下(接近物质的熔点)的饱和蒸气压，来进行薄膜沉积；后者是利用等离子体中的离子，对被溅镀物质电极进行轰击，使气相等离子体内具有被溅镀物质的粒子，这些粒子沉积到硅表面形成薄膜。在集成电路中应用的许多金属或合金材料都可通过蒸镀或溅镀的方法制造。淀积铝也称为金属化工艺，它是在真空设备中进行的。在硅片的表面形成一层铝膜。