文章來源：Tom聊芯片智造

原文作者：芯片智造

介紹了銅材料的CVD工藝是怎么實(shí)現(xiàn)的以及什么情況下會(huì)用到銅CVD工藝。

銅CVD，更具體點(diǎn)說，是利用MOCVD的方法來制取銅薄膜。大多數(shù)的人對(duì)于銅CVD相對(duì)陌生，因?yàn)镃VD常用來制取介質(zhì)薄膜，而金屬薄膜用PVD制取較常見。那么既然PVD可以制取Cu薄膜，那為什么還要用CVD的方法制取呢？什么場景下會(huì)用到銅CVD工藝呢？

銅CVD工藝步驟？

首先，選擇適合的銅前驅(qū)體，將晶圓放入CVD反應(yīng)室中。調(diào)整反應(yīng)室的溫度、壓力和氣體流速等。通過傳輸系統(tǒng)將銅前驅(qū)體（氣態(tài)）和氫氣、氮?dú)饣蚨栊詺怏w等輸送到反應(yīng)室中。在加熱的晶圓表面，銅前驅(qū)體分解并沉積形成銅薄膜。沉積完成后，還需要對(duì)銅薄膜進(jìn)行退火等后處理。

銅前驅(qū)體介紹？

銅前驅(qū)體包含銅元素，具有良好的揮發(fā)性，并且能夠在高溫下分解釋放出銅原子，銅原子隨后在晶圓上沉積形成薄膜。

前驅(qū)體可以是有機(jī)銅化合物或者無機(jī)銅鹽。有機(jī)銅化合物通常是把銅離子和有機(jī)配位基相連而組成的。銅有兩個(gè)電子價(jià)態(tài)，即+1，+2價(jià)，因此銅的前驅(qū)體可細(xì)分為：

1，銅無機(jī)物

銅氯化物（CuCl，CuCl2）等等

2，銅(I)的有機(jī)絡(luò)合物

一般為Cu(hfac)(TMVS)，Cu(hfac)(DMB)，Cu(hfac)(MP)等等。

3，銅(II)的有機(jī)絡(luò)合物：

Cu(hfac)2,Cu(acac)2,Cu(tfac)2,Cu(thd)2,Cu(dmac)2,Cu(dmap)2,Cu(deap)2等等。

CVD銅比PVD銅所具有的優(yōu)勢

更好的填充能力：前驅(qū)體氣體可以滲透到晶圓上的任意微細(xì)結(jié)構(gòu)，因此側(cè)壁和底部不存在物理限制，都能進(jìn)行反應(yīng)。這使得CVD特別適合填充高縱深比的細(xì)微圖案，如在制造DRAM和邏輯器件的互連銅種子層時(shí)需要用到銅的CVD工藝。

較高的均勻性：由于化學(xué)反應(yīng)是在整個(gè)晶圓表面同時(shí)進(jìn)行的，所以CVD可以實(shí)現(xiàn)非常均勻的覆蓋，且薄膜的純度和質(zhì)量更高。

更好的附著力：CVD過程中銅是通過化學(xué)反應(yīng)直接在晶圓上生長的，前驅(qū)體氣體分子在晶圓表面發(fā)生了化學(xué)鍵的斷裂與化學(xué)鍵的生成，化學(xué)鍵使得薄膜與晶圓之間的結(jié)合更加牢固。而PVD主要是通過物理過程將靶材的銅轉(zhuǎn)移到晶圓表面，薄膜與晶圓的結(jié)合力會(huì)大打折扣。

可控性強(qiáng)：通過調(diào)整CVD反應(yīng)的工藝參數(shù)，工程師可以精確控制薄膜的生長過程，可更方便控制薄膜的性質(zhì)，如厚度，成分，應(yīng)力，粗糙度，導(dǎo)電性等。

為什么銅CVD沒有PVD普遍？

1，銅CVD機(jī)臺(tái)相對(duì)昂貴

2，銅CVD的速率較慢，不適合厚度較大的薄膜制備

3，銅前驅(qū)體具有很大的危險(xiǎn)性

因此，PVD能夠滿足的薄膜制程，一般不采用CVD的方式。