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在制造集成電路時，有時候我們需要在硅片（也就是晶圓）表面上沉積一些特定的材料層，比如氮化硅（Si?N?）或氮氧化硅（SiON）。這些材料層不能直接從基板上生成，所以我們采用化學氣相沉積（CVD）這種方法。
CVD的原理是：我們將含有所需元素的氣體引入到反應室中，然后通過加熱讓這些氣體分解。雖然氣體不直接與晶圓表面發(fā)生反應，但晶圓表面作為一個承載的底層，氣體在其表面逐漸形成我們想要的材料層。
1. 為什么需要CVD工藝？
在硅基集成電路的制造過程中，有時需要在基板（通常是硅晶圓）上沉積某些材料層，這些材料包括氮化硅（Si?N?）和氮氧化硅（SiON）。這些材料無法通過簡單的物理或化學反應直接從基板上生成，因此我們需要采用特殊的沉積方法，來確保這些材料層能夠準確地在晶圓表面沉積。
2. CVD的基本原理
化學氣相沉積（CVD）是一種通過使用氣態(tài)化學物質(zhì)沉積固體薄膜的工藝。CVD的基本工作原理是將含有所需沉積元素的氣體引入反應室，然后通過加熱使氣體發(fā)生化學分解。這種氣體在高溫條件下分解，形成所需的材料（如氮化硅或氮氧化硅），并逐漸沉積在晶圓表面。
關鍵點：氣體并不直接與晶圓表面發(fā)生反應，晶圓表面只是作為底層，而氣體分解后會在其表面沉積。
3. 工藝參數(shù)的影響
CVD的過程參數(shù)，主要包括溫度和壓力，直接影響沉積層的密度和覆蓋情況。不同的CVD工藝會有不同的沉積效果，尤其在層的均勻性和致密性方面表現(xiàn)不同。
溫度：溫度是影響沉積速率和材料層質(zhì)量的關鍵因素。高溫通常有助于提高沉積的共形性（即層在垂直和水平表面上的沉積厚度接近）。
壓力：壓力的變化會影響氣體的流動和反應速率，進而影響薄膜的沉積速度和質(zhì)量。
4. 共形沉積與共形性K
根據(jù)工藝參數(shù)（例如壓力和溫度）的不同，CVD方法可以分成多種類型，每種類型沉積的材料層密度和覆蓋情況可能不同。理想情況下，沉積在水平表面和垂直表面的厚度應該相等，這種情況我們稱之為共形沉積。
為了量化這種共形性，我們引入了共形性參數(shù)“K”，它是垂直沉積速率（Rv）與水平沉積速率（Rh）的比值。如果沉積在水平表面的速率比垂直表面慢，比如只有一半，那么K值會是0.5，這表示沉積的效果不夠理想。只有在高溫下，我們才能更容易實現(xiàn)較高的共形性。
K= Rv/Rh：如果K=1，意味著沉積在垂直和水平表面的材料厚度相等，表示理想的共形沉積。
如果K<1，比如K=0.5，這意味著在水平表面的沉積速率只有垂直表面的一半，表明沉積的均勻性較差。
5. 共形性與溫度的關系
高溫能夠顯著提高CVD工藝的共形性。這是因為高溫能夠加快氣體的分解，使得氣體的反應更徹底，形成的沉積層更均勻，尤其是在復雜幾何結(jié)構(gòu)（如溝槽、孔隙）中，溫度越高，材料越容易均勻覆蓋各個表面。
CVD工藝是一種在高溫下利用氣態(tài)化學物質(zhì)在晶圓表面沉積材料薄膜的技術。它的核心在于通過調(diào)節(jié)溫度、壓力等工藝參數(shù)，控制沉積層的密度和均勻性。共形性是衡量沉積層均勻度的關鍵指標，高溫有助于實現(xiàn)較高的共形性，從而確保在集成電路制造中的材料層質(zhì)量。
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作者：胡工，北京大學微電子本碩，北京大學半導體校友會成員，在半導體行業(yè)工作多年，常駐深圳。歡迎交流，備注姓名+公司+崗位。老虎說芯行業(yè)課程：通俗理解半導體行業(yè)基礎知識（入門或轉(zhuǎn)行必備）
