LPCVD 與 PECVD 的差異:溫度、膜質、階梯覆蓋性、應力、用途比較
兩者都是讓氣體原料反應來形成薄膜的 CVD,但提供反應能量的方式不同。LPCVD 在減壓的爐管中僅以 600~800 ℃ 左右的熱進行反應,因此能形成緻密、含氫少的薄膜,且在階梯上也能均勻沉積。PECVD 以電漿分解原料氣體,因此可在 300~400 ℃ 左右的低溫成膜,在形成導線後的製程中也能使用。但膜中含有大量氫,密度偏低。
| 項目 | LPCVD | PECVD |
|---|---|---|
| 反應的能量 | 僅靠熱 | 以電漿(射頻放電)分解、活化原料氣體 |
| 溫度(典型範圍) | 600~800 ℃ 左右 | 300~400 ℃ 左右 |
| 壓力(典型範圍) | 數十至數百 Pa | 數百 Pa 左右 |
| 處理方式 | 立式爐管的批次處理。將 100 片以上的晶圓排列後一次成膜 | 以單片式為主流。在噴灑頭電極下方逐片處理晶圓 |
| 膜質 | 緻密,組成接近化學計量比。蝕刻速率慢 | 密度偏低,組成容易偏離。蝕刻速率快 |
| 氫含量(以氮化膜為例) | 數 % 以下 | 以 Si-H 或 N-H 的形式約 10~30% |
| 階梯覆蓋性 | 屬於表面反應控制,因此在階梯上也能以接近均勻的厚度沉積 | 多半不如 LPCVD。可依原料與條件加以改善 |
| 薄膜應力 | 氮化膜具有約 1 GPa 的大拉伸應力。膜加厚後容易破裂 | 可透過高頻與低頻功率的比例等,在壓縮到拉伸之間調整 |
| 產能 | 每次處理含升溫、降溫在內耗時較長,但可同時處理多片 | 成膜速率快,每片的處理時間短 |
| 可使用的製程 | 形成導線之前(仍可承受高溫的階段) | 形成導線之後也能使用 |
| 主要薄膜與用途 | 多晶矽、LOCOS 或 STI 遮罩與間隙壁用的氮化膜、TEOS 氧化膜 | 層間介電膜、保護膜、銅的擴散阻障膜、SiON 抗反射膜、硬遮罩 |
數值為具代表性的大致參考值,會因世代或產品而異。