半导体制造中常见工艺之LPCVD

LPCVD （ Low Pressure Chemical Vapor Deposition ），低压化学气相沉积。在芯片制造中，低压化学气相沉积（LPCVD）广泛应用于创建各种薄膜，这些薄膜有不同的用途。LPCVD可以用来沉积氧化硅和氮化硅；也可以可以用来制造掺杂薄膜，以改变硅的导电性；用来制造金属薄膜，如钨或钛，这些薄膜在制造集成电路的互连结构时十分有用。

LPCVD的工作原理相当于是一种控制的化学反应过程，这个过程发生在较低的压力下，且涉及到气态的前驱体在晶圆表面上的反应。

气体输送：将一种或多种气态的前驱体（化学气体）引入反应室。这个步骤在较低的压力下进行，通常低于大气压。这有助于提高反应速度和均匀性，以及改善薄膜的质量。气体的流量和压力通常由专用的控制器和阀门进行精确调控。气体的选择决定了最后形成的薄膜的性质。例如，为了制造硅薄膜，可以选择硅烷（SiH4）或二氯硅烷（SiCl2H2）作为前驱体。对于其他类型的薄膜（如氧化硅、氮化硅、金属等），选择的气体会不同。

吸附：这个过程涉及气体前驱体分子在基板（如硅晶体）表面的吸附。吸附是前驱体分子在基板表面停留并与之互动的过程。具体来说，分子从气体阶段转移到固体阶段，但没有真正融入固体阶段。包括物理吸附和化学吸附等。

反应：在设定的温度下，吸附在基片上的前驱体发生化学反应，形成沉积在基板表面的薄膜。这些反应可以是分解反应、置换反应、还原反应等，具体的反应类型取决于气体的类型和反应条件。

沉积：反应生成的物质形成薄膜，均匀地沉积在基片上。

剩余气体的移除：将未反应的前驱体和生成的副产物气体从反应室中移除。如在硅烷分解过程中产生的氢气。这些副产物需要被移除，以防止它们影响反应的进行或者污染薄膜。

     LPCVD的机台类型

LPCVD分为立式与卧式。立式和卧式LPCVD是根据炉膛的方向或者称之为基片的放置方向而命名的两种常见的低压化学气相沉积（LPCVD）系统。这两种系统的主要区别在于基板的放置方式和气体的流动方式。在整个 20 世纪后期，许多 LPCVD 工艺都是在卧式热壁管式反应器中进行的，现在主要是立式炉。

在立式LPCVD中，气体通常从反应室的上部引入，然后向下通过基板，最后从下部排出。这种设计有助于确保气体均匀地流过每个基板，从而实现薄膜沉积的均匀性。

卧式LPCVD系统的设计使得前驱体可以在基板上从一端流向另一端。这可以提供一个连续的，从基板的一个端到另一个端的气体流动，可能有助于在基板上形成均匀的薄膜。但这也可能导致在基板的一个端（靠近气体入口的一端）沉积的薄膜比另一端更厚。

卧式LPCVD系统通常比立式LPCVD系统更简单，更容易制造和维护，而且设备成本也相对较低。然而，卧式系统通常一次处理的片数较少，且占地面积巨大，这可能限制了其在大规模生产中的应用。另外，由于气体流动的方向，可能需要更复杂的设计来控制薄膜的均匀性。

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