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十一种化学气相沉积（CVD）技术盘点

CVD(化学气相沉积)是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多
种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金
材料。从理论上来说，它是很简单的:两种或两种以上的气态原材料导
入到一个反应室内，然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的
材料，沉积到晶片表面上。淀积氮化硅膜(Si3N4)就是一个很好的例子，
它是由硅烷和氮反应形成的。化学气相沉积法是传统的制备薄膜的技
术，其原理是利用气态的先驱反应物，通过原子、分子间化学反应，
使得气态前驱体中的某些成分分解，而在基体上形成薄膜。化学气相
沉积包括常压化学气相沉积、等离子体辅助化学沉积、激光辅助化学
沉积、金属有机化合物沉积等。不过随着技术的发展，CVD技术也不
断推陈出新，出现了很多针对某几种用途的专门技术，在此特为大家
盘点介绍一些CVD技术。
等离子体增强化学气相沉积（PECVD）
等离子体增强化学气相沉积是在化学气相沉积中，激发气体，使
其产生低温等离子体，增强反应物质的化学活性，从而进行外延的一
种方法。该方法可在较低温度下形成固体膜。例如在一个反应室内将
基体材料置于阴极上，通入反应气体至较低气压(1～600Pa)，基体保
持一定温度，以某种方式产生辉光放电，基体表面附近气体电离，反
应气体得到活化，同时基体表面产生阴极溅射，从而提高了表面活性。
在表面上不仅存在着通常的热化学反应，还存在着复杂的等离子体化
学反应。沉积膜就是在这两种化学反应的共同作用下形成的。激发辉
光放电的方法主要有：射频激发，直流高压激发，脉冲激发和微波激
发。等离子体增强化学气相沉积的主要优点是沉积温度低，对基体的
结构和物理性质影响小；膜的厚度及成分均匀性好；膜组织致密、针
孔少；膜层的附着力强；应用范围广，可制备各种金属膜、无机膜和
有机膜。
高密度等离子体化学气相淀积（HDPCVD）
HDP-CVD是一种利用电感耦合等离子体（ICP）源的化学气相
沉积设备，是一种越来越受欢迎的等离子体沉积设备。HDP-CVD（也
称为ICP-CVD）能够在较低的沉积温度下产生比传统PECVD设备更
高的等离子体密度和质量。此外，HDP-CVD提供几乎独立的离子通
量和能量控制，提高了沟槽或孔填充能力。但是，HDP-CVD配置的
另一个显著优势是，它可以转换为用于等离子体刻蚀的ICP-RIE。在预
算或系统占用空间受限时，优势明显。听起来可能很奇怪。但是这两
种类型的工艺确实可以在同一个系统中运行。虽然存在一些内部差异，
例如额外的气体入口，但两种设备的核心结构几乎完全相同。在HDP
CVD工艺问世之前，大多数芯片厂普遍采用PECVD进行绝缘介质的
填充。这种工艺对于大于0.8微米的间隔具有良好的填孔效果，然而对
于小于0.8微米的间隙，PECVD工艺一步填充具有高的深宽比的间隔
时会在间隔中部产生夹断和空洞。在探索如何同时满足高深宽比间隙
的填充和控制成本的过程中诞生了HDPCVD工艺，它的突破创新之
处在于，在同一个反应腔中同步地进行沉积和刻蚀工艺。
微波等离子化学气相沉积（MPCVD）
微波等离子化学气相沉积技术（MPCVD）适合制备面积大、均匀
性好、纯度高、结晶形态好的高质量硬质薄膜和晶体。MPCVD是制
备大尺寸单晶金刚石有效手段之一。该方法利用电磁波能量来激发反
应气体。由于是无极放电，等离子体纯净，同时微波的放电区集中而
不扩展，能激活产生各种原子基团如原子氢等，产生的离子的最大动
能低，不会腐蚀已生成的金刚石。通过对MPCVD沉积反应室结构的
结构调整，可以在沉积腔中产生大面积而又稳定的等离子体球，因而
有利于大面积、均匀地沉积金刚石膜，这一点又是火焰法所难以达到
的，因而微波等离子体法制备金刚石膜的优越性在所有制备法中显得
十分的突出。
微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积（ECR-MPCVD）
在MPCVD中为了进一步提高等离子体密度，又出现了电子回旋
共振MPCVD（ElectronCyclotronResonanceCVD，简称ECR-
MPCVD）。由于微波CVD在制备金刚石膜中的独有优势，使得研究
人员普遍使用该方法制备金刚石膜，通过大量的研究，不仅在
MPCVD制备金刚石膜的机理上取得了显著的成果，而且用CVD法制
备的金刚石膜也广泛的用于工具、热沉、光学、高温电子等领域的工
业研究与应用。
超高真空化学气相沉积（UHV/CVD）
超高真空化学气相沉积（UHV/CVD）是制备优质亚微米晶体薄膜、
纳米结构材料、研制硅基高速高频器件和纳电子器件的关键的先进薄
膜技术。超高真空化学气相沉积技术发展于20世纪80年代末，是指
在低于10-6Pa(10-8Torr)的超高真空反应器中进行的化学气相沉积
过程，特别适合于在化