反應(yīng)室凈化

CVD過(guò)程中，不僅在晶圓表面出現(xiàn)沉積，工藝室的零件和反應(yīng)室的墻壁上也都會(huì)有沉積。零件上所沉積的薄膜必須定期清除，以維持穩(wěn)定的工藝條件，避免造成晶圓的粒子污染。大多數(shù)CVD反應(yīng)室都使用以氟為主的化學(xué)反應(yīng)氣體進(jìn)行清潔。

硅氧化物CVD反應(yīng)室中的等離子體清潔中，通常會(huì)使用碳氟化合物氣體，如CF4、C2F6和C3F8。這些氣體在等離子體中分解并釋放氟自由基。化學(xué)反應(yīng)式表示如下：

e-+CF4->CF3+F+e-

e-+C2F6->C2F5+F+e-氟原子是最容易發(fā)生反應(yīng)的自由基之一，它會(huì)迅速和硅氧化物形成氣態(tài)化合物SiF4,并很容易從反應(yīng)室中抽岀：

F+SiO2->SiF4+0+其他揮發(fā)性副產(chǎn)品

鎢的CVD反應(yīng)室一般使用SF6和NF3作為氟元素的來(lái)源。氟自由基會(huì)和鎢產(chǎn)生反應(yīng)形成具有揮發(fā)性的六氟化鎢（WF6）,通過(guò)真空泵能將WF6從反應(yīng)室內(nèi)抽除

。

等離子體反應(yīng)室的清潔步驟能夠通過(guò)監(jiān)測(cè)氟元素在等離子體中的發(fā)光特性而自動(dòng)終止，以避免引起反應(yīng)室過(guò)度凈化。后續(xù)將對(duì)這些內(nèi)容予以詳細(xì)討論。

間隙填充

當(dāng)金屬線之間的間隙縮小到0.25am而深寬比為4：1時(shí)，大部分CVD沉積技術(shù)無(wú)法做到無(wú)空洞的間隙填充。能夠填充這樣一個(gè)狹窄間隙卻又不會(huì)造成空洞的方法就是高密度等離子體CVD（HDP-CVD）（見(jiàn)下圖）。HDP-CVDX藝將在后續(xù)描述。

等離子體刻蝕

與濕式刻蝕相比，等離子體刻蝕的優(yōu)點(diǎn)除了非等向性刻蝕輪廓、自動(dòng)終點(diǎn)監(jiān)測(cè)和化學(xué)品消耗量較低外，也具有合理的高刻蝕速率、好的選擇性及好的刻蝕均勻性。

刻蝕輪廓的控制

等離子體刻蝕廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體制造之前，大部分的晶圓廠都使用濕式化學(xué)刻蝕完成圖形化轉(zhuǎn)移。然而濕式刻蝕是一種等向性過(guò)程（每一個(gè)方向都以同一速率刻蝕）。當(dāng)圖形尺寸小于3mm時(shí)，就會(huì)因?yàn)榈认蚩涛g形成底切而限制濕式刻蝕的應(yīng)用。

等離子體過(guò)程中，離子會(huì)不斷轟擊晶圓表面。利用離子轟擊，無(wú)論是晶格損傷機(jī)制或側(cè)壁保護(hù)膜機(jī)制，等離子體刻蝕都能形成非等向性的刻蝕輪廓。通過(guò)降低刻蝕過(guò)程的壓力，就能增加離子的平均自由程，進(jìn)而減少離子碰撞以獲得更好的輪廓控制。

蝕刻速率和蝕刻選擇性

等離子體中的離子轟擊有助于打斷表面原子間的化學(xué)鍵，這些原子將暴露于等離子體所產(chǎn)生的自由基中。這種物理和化學(xué)結(jié)合的處理大大提高了刻蝕的化學(xué)反應(yīng)速率。刻蝕速率和選擇性由工藝的需求決定。由于離子轟擊和自由基在刻蝕中都起著重要作用，而且射頻功率可以控制離子轟擊和自由基，所以射頻功率就成為控制刻蝕速率的重要參數(shù)。增加射頻功率可以顯著提高刻蝕速率，后續(xù)將對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)討論，此舉也影響刻蝕的選擇性。

刻蝕終點(diǎn)監(jiān)測(cè)

如果沒(méi)有等離子體，就必須用時(shí)間或操作員的目測(cè)決定刻蝕終點(diǎn)。等離子體工藝過(guò)程中,當(dāng)刻蝕穿過(guò)表面的待刻蝕材料并開(kāi)始刻蝕底層（終端點(diǎn)）材料時(shí)，等離子體的化學(xué)成分因刻蝕副產(chǎn)品的改變而有所改變，這可以通過(guò)發(fā)光顏色的變化來(lái)體現(xiàn)。通過(guò)光學(xué)感測(cè)器監(jiān)測(cè)發(fā)光顏色的變化，刻蝕終點(diǎn)的位置能被自動(dòng)處理。IC生產(chǎn)的等離子體過(guò)程中，這是一種很有用的工具。

審核編輯：劉清