钨的化学气相沉积（CVD）是半导体制造的关键工艺，主要使用六氟化钨（WF6）作为前驱体。两种主要方法是热分解和氢还原，每种方法都适合特定的应用。等离子体增强化学气相沉积（PECVD）等先进技术可实现较低温度沉积，从而扩大基底兼容性。这些方法利用专用设备，如 气氛甑式炉 在这种情况下，可以精确控制薄膜特性和沉积条件。
要点说明：
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WF6 的热分解
- 过程：WF6 → W + 3 F2（发生在高温条件下，通常 >500°C）
- 应用：形成纯钨层，用于集成电路中的导电触点
- 优点简单、无氢气副产品
- 局限性：需要高温，可能产生氟残留物
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WF6 的氢气还原
- 过程：WF6 + 3 H2 → W + 6 HF（最常见的工业方法）
- 应用：半导体通孔、互连和扩散屏障
- 优点阶跃覆盖率更高，杂质含量更低
- 设备：通常在 气氛甑式炉 精确气体控制
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等离子体增强型 CVD (PECVD)
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区别于热 CVD：
- 使用等离子能量，而不是纯粹的热激活
- 可在 200-400°C 下沉积（热 CVD 为 500-1000°C）
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钨沉积的优点：
- 与温度敏感基底兼容
- 在较低温度下沉积率更高
- 更好地控制薄膜微观结构
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区别于热 CVD：
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工艺考虑因素
- 前驱体输送：WF6 通常与载气（Ar、N2）一起输送
- 基底准备：要求表面清洁，通常有附着层（TiN）
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设备要求
- 高温反应室
- 精确的气流控制系统
- 有害副产品（HF）的废气处理
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新出现的变化
- 金属有机物化学气相沉积（MOCVD）：使用有机金属前驱体进行特殊应用
- 低压 CVD：提高高宽比特征的阶跃覆盖率
- 原子层沉积 (ALD)：用于超薄、保形钨层
每种方法都为半导体制造商提供了独特的优势，选择取决于对薄膜纯度、沉积温度和保形性的具体应用要求。在热工艺和等离子体增强工艺之间做出选择时，往往需要在产量和基底兼容性之间做出权衡。
汇总表：
| 方法 | 工艺细节 | 温度范围 | 主要应用 |
|---|---|---|---|
| 热分解 | WF6 → W + 3 F2 | >500°C | 导电触点 |
| 氢还原 | WF6 + 3 H2 → W + 6 HF | 500-1000°C | 通孔、互连器件 |
| 等离子体增强型 CVD | 等离子激活的 WF6 还原 | 200-400°C | 对温度敏感的基板 |
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