薄膜沉積技術(shù)主要分為CVD和PVD兩個(gè)方向。 PVD主要用來(lái)沉積金屬及金屬化合物薄膜,分為蒸鍍和濺射兩大類(lèi)，目前的主流工藝為濺射。CVD主要用于介質(zhì)/半導(dǎo)體薄膜，廣泛用于層間介質(zhì)層、柵氧化層、鈍化層等工藝。

        薄膜機(jī)臺(tái)工藝原理是將所需的溶液或氣體加熱或冷卻，并使用適當(dāng)?shù)膲毫土髁渴怪┻^(guò)預(yù)定閥門(mén)，以控制所需的物理過(guò)程。這些過(guò)程可能包括氣相沉積、離子束外延、濺射和物理沉積等。設(shè)備原理是使溶液或氣體流經(jīng)或進(jìn)入被涂覆物表面，以使所需的物理過(guò)程發(fā)生。

      薄膜區(qū)域主要包括等離子體增強(qiáng)型CVD，LPCVD，MO-CVD設(shè)備和PVD設(shè)備等機(jī)臺(tái)，主要用于沉積TI、AL、W、ALSICU、TIN、ALCU、BPSG、TIN、SION、SIO2等薄膜。不同薄膜的淀積原理和流程不同，例如金屬W的淀積，主要分為三個(gè)過(guò)程：SIH4浸潤(rùn)、成核、大批淀積。通過(guò)SiH4浸潤(rùn)產(chǎn)生Si和H2，Si與WF6反應(yīng)形成薄層W,*后WF6與H2發(fā)生反應(yīng)大面積產(chǎn)生W。

        真空蒸鍍?cè)?/span>是對(duì)金屬材料進(jìn)行加熱使之沸騰后蒸發(fā)并沉積到硅片表面。該方法優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡(jiǎn)單、操作容易，所以制備的薄膜純度較高，生長(zhǎng)機(jī)理簡(jiǎn)單，但是形成的薄膜臺(tái)階覆蓋率和粘附能力都較差，所以熱蒸發(fā)法只限于早期的中小規(guī)模集成電路制造。電子束蒸鍍工藝的優(yōu)點(diǎn)是蒸發(fā)速度快、無(wú)污染、可**控制膜厚等，可以實(shí)現(xiàn)ULSI上的金屬薄膜沉積，但是在ULSI工藝中的通孔、接觸孔等，使用電子束蒸發(fā)無(wú)法進(jìn)行孔內(nèi)的金屬覆蓋。

        直流濺射DCPVD：靶材只能是導(dǎo)體，主要用于沉積金屬柵。是利用電場(chǎng)加速帶電離子，使離子和靶材表面原子碰撞，將后者濺射出來(lái)射向襯底，從而實(shí)現(xiàn)薄膜的沉積。使用DCPVD濺射絕緣材料時(shí)會(huì)導(dǎo)致正電荷在靶材表面積累，靶材的負(fù)電性減弱直至消失，導(dǎo)致濺射終止，因此不適用絕緣材料沉積；另外，DCPVD啟輝電壓高，電子對(duì)襯底的轟擊強(qiáng)。射頻濺射RFPVD：適合各種金屬和非金屬材料。采用射頻電源作為激勵(lì)源，轟擊出的靶材原子動(dòng)能較DCPVD更小，因此既可以沉積金屬也可以沉積非金屬材料，但由于臺(tái)階覆蓋率能力不如CVD，一般多用CVD沉積絕緣材料；RFPVD在改變薄膜特性和控制粒子沉積對(duì)襯底損傷方面有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，因此可以用來(lái)配合直流磁控PVD使用，來(lái)降低DCPVD對(duì)圓片上的器件的損傷。

磁控濺射是一種在靶材背面添加磁體的PVD方式，利用濺射源在腔室內(nèi)形成交互的電磁場(chǎng)，延長(zhǎng)電子的運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)而提高等離子體的濃度，*終實(shí)現(xiàn)更多的沉積。磁控PVD等離子體濃度更高，可以實(shí)現(xiàn)**的沉積效率、大尺寸范圍的沉積厚度控制、**的成分控制等，主要用于Al金屬籽晶層、TiN金屬硬掩膜，在當(dāng)前金屬薄膜PVD中處于主導(dǎo)地位。

1）工藝氣體：工藝氣體應(yīng)不與要沉積的薄膜反應(yīng)，所以氣體僅局限于惰性氣體Ar2是*常用的，既便宜又可保證足夠的離化率 。

2）工藝壓力：壓力的范圍是由輝光放電所要保證一定的氣體離化率（磁控濺射的下限是2～3mT）和氣體離子轟擊出靶原子運(yùn)動(dòng)的平均自由程（上限為100mT）的要求來(lái)折中確定的。

3）真空度：濺射腔體必須具備一定的真空度，一般≤5.0E-7Torr即可。真空度低，沉積的膜易被氧化或與某些殘氣反應(yīng)，影響薄膜性質(zhì)。

4）襯底溫度：PVD工藝中一個(gè)重要因素。溫度變化會(huì)影響膜的許多參數(shù)，如：應(yīng)力、均勻性、電阻率及臺(tái)階覆蓋、淀積速率等。

5）濺射功率：離子要轟擊靶材必須具備一定的能量，這能量對(duì)不同的工藝有具體要求，具體是由所要成膜特性所定。濺射功率*直接影響到濺射速率。

6）磁場(chǎng)：磁場(chǎng)*直接影響到濺射速率及膜的均勻性。

 7）間距：指圓片到靶的距離，一般為4 ~ 6cm。它*直接影響到濺射速率及膜的均勻性。

1）當(dāng)作擴(kuò)散阻障層(diffusion barrier layer)， 阻障鋁與氧化硅之間的擴(kuò)散。

2）當(dāng)作粘著層(glue layer)，鎢與氧化硅附著力不好，在二者之間加入氮化鈦可以增加彼此的粘著力。

3）當(dāng)作反反射層(ARC layer), 為了在微影技術(shù)制程中為達(dá)到高的分辨率，所以需一層抗反射層鍍膜以減少來(lái)自鋁的高反射率。

加Cu作用

        電流在鋁金屬層移動(dòng)時(shí)，鋁原子會(huì)沿著晶粒界面而移動(dòng)，若此現(xiàn)象太過(guò)劇裂，會(huì)導(dǎo)致金屬線斷路，添加少量的銅可以防止鋁線斷線，添加0.5%的銅，而太多銅，會(huì)造成蝕刻困難(銅的氯化物不易揮發(fā))。

        薄膜區(qū)出來(lái)的wafer在鏡檢處可能會(huì)出現(xiàn)表面發(fā)灰、發(fā)花色差、黑點(diǎn)、背面沾污、水跡等。其原因可能是由于工藝或設(shè)備異常所致，例如表面發(fā)灰可能是由于Al工藝片表面反射率低，可能為機(jī)臺(tái)漏真空導(dǎo)致。黑點(diǎn)是由于圓晶表面在長(zhǎng)膜前或長(zhǎng)膜中掉落顆粒導(dǎo)致長(zhǎng)完膜呈現(xiàn)黑點(diǎn)異常現(xiàn)象。另外，圓晶表面呈現(xiàn)出不規(guī)則花色條紋色差可能是由于膜厚不均勻或其他原因所致。