铜材料的CVD工艺是怎么实现的

文章来源：Tom聊芯片智造

原文作者：芯片智造

介绍了铜材料的CVD工艺是怎么实现的以及什么情况下会用到铜CVD工艺。

铜CVD，更具体点说，是利用MOCVD的方法来制取铜薄膜。大多数的人对于铜CVD相对陌生，因为CVD常用来制取介质薄膜，而金属薄膜用PVD制取较常见。那么既然PVD可以制取Cu薄膜，那为什么还要用CVD的方法制取呢？什么场景下会用到铜CVD工艺呢？

 

铜CVD工艺步骤？

首先，选择适合的铜前驱体，将晶圆放入CVD反应室中。调整反应室的温度、压力和气体流速等。通过传输系统将铜前驱体（气态）和氢气、氮气或惰性气体等输送到反应室中。在加热的晶圆表面，铜前驱体分解并沉积形成铜薄膜。沉积完成后，还需要对铜薄膜进行退火等后处理。

铜前驱体介绍？

铜前驱体包含铜元素，具有良好的挥发性，并且能够在高温下分解释放出铜原子，铜原子随后在晶圆上沉积形成薄膜。

前驱体可以是有机铜化合物或者无机铜盐。有机铜化合物通常是把铜离子和有机配位基相连而组成的。铜有两个电子价态，即+1，+2价，因此铜的前驱体可细分为：

1，铜无机物

铜氯化物（CuCl，CuCl2）等等

2，铜(I)的有机络合物

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

3，铜(II)的有机络合物：

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

CVD铜比PVD铜所具有的优势

更好的填充能力：前驱体气体可以渗透到晶圆上的任意微细结构，因此侧壁和底部不存在物理限制，都能进行反应。这使得CVD特别适合填充高纵深比的细微图案，如在制造DRAM和逻辑器件的互连铜种子层时需要用到铜的CVD工艺。

较高的均匀性：由于化学反应是在整个晶圆表面同时进行的，所以CVD可以实现非常均匀的覆盖，且薄膜的纯度和质量更高。

更好的附着力：CVD过程中铜是通过化学反应直接在晶圆上生长的，前驱体气体分子在晶圆表面发生了化学键的断裂与化学键的生成，化学键使得薄膜与晶圆之间的结合更加牢固。而PVD主要是通过物理过程将靶材的铜转移到晶圆表面，薄膜与晶圆的结合力会大打折扣。

可控性强：通过调整CVD反应的工艺参数，工程师可以精确控制薄膜的生长过程，可更方便控制薄膜的性质，如厚度，成分，应力，粗糙度，导电性等。

为什么铜CVD没有PVD普遍？

1，铜CVD机台相对昂贵

2，铜CVD的速率较慢，不适合厚度较大的薄膜制备

3，铜前驱体具有很大的危险性

因此，PVD能够满足的薄膜制程，一般不采用CVD的方式。

　　审核编辑：汤梓红