半导体行业(一百四十四)——化学气相沉积(二十三)


03-TEOSPSG和BPSG过程

03-TEOSPSG和BPSG都应用在IDL0中。下图说明了在ILDO应用中的03一TEOSBPSG可以填充具有4:1深宽比的0.25um间隙。将臭氧与TEOS、TEB(三乙氧基硼,B(0C2H5)3)及TEPO(三乙氧基磷酸,PO(OC2H5)3)反应,将形成BPSG。反应式可以表示为:03->02+0

0+TEB+TEPO+TEOS->BPSG+挥发性化合物

旋涂硅玻璃

旋涂硅玻璃(Spin-onGlass,SOG)与光刻胶的涂敷和烘烤工艺非常相似。IC制造商已经长时间使用SOG技术为具有铝铜互连的IC芯片进行ILD间隙填充及平坦化。

半导体工业有两种常用的旋涂硅玻璃:硅酸盐及硅氧烷。两种都有Si-0化学键(见下图)。SOG中的溶剂是乙醇和酮等。

半导体行业(一百四十四)——化学气相沉积(二十三)
半导体行业(一百四十四)——化学气相沉积(二十三)

SOG需要几种工艺工具和几道不同的工艺,如PECVD/SOG旋涂/SOG固化/SOG回刻蚀/PECVDSOG通常夹在两个PECVD层之间(见下图)。

半导体行业(一百四十四)——化学气相沉积(二十三)
半导体行业(一百四十四)——化学气相沉积(二十三)

PECVD薄膜会首先沉积作为衬底层或阻挡衬底层,然后液态SOG会在旋涂机内被均匀涂敷在晶圆表面形成数千埃的薄膜。薄膜的厚度由旋转速率以及液态SOG的黏滞度决定,如同光刻胶旋涂一样。为了达到所需的均匀性,还需要旋转涂敷两次。液体表面张力迫使SOG流人狭窄的隙缝,达到无空洞间隙填充。热平板预烤之后,有些溶剂将从SOG内出来,而Si-O键就开始交叉键合。然后晶圆被放人400-450℃的炉管内固化烘烤,以排除SOG内的大部分溶剂并使SOG变成固态硅玻璃。SOG固化之后,薄膜的厚度会缩减5%-15%。因为玻璃的质量不是很好,所以大部分情况下需要用刻蚀过程将SOG从表面移除,只留下间隙内的SOGO最后再沉积一层PECVD覆盖层来覆盖SOG以防止SOG的气体外泄与吸附水汽。

某些情况下,制造商会沉积覆盖PECVD氧化物而不使用回刻蚀,从而可以缩短工艺过程、提高产量并降低生产成本。这种技术称为“无回刻蚀SOG”。在这种情形下,SOG因加热而产生气体外泄的可能性比有回刻蚀的SOG高很多。

SOG的缺点是复杂的工艺兼容问题,这种缺点容易导致粒子污染、薄膜破裂或剥落,以及加热残余物溶剂逸出等问题,后面三个问题可以通过小心地控制工艺过程解决。

高密度等离子体CVD(HDP-CVD)

沉积、回刻蚀、沉积(沉积/刻蚀/沉积)工艺可以填充微小的间隙,但是这种工艺需要两个反应室:CVD反应室和刻蚀反应室。晶圆需要在两个反应室之间来回转移。当间隙由于图形尺寸缩小而变得狭窄时,可以使用沉积/刻蚀进行无空洞的间隙填充。当缝隙变得更小而且深宽比更大时,需要更多的沉积/刻蚀过程才能进行间隙填充,因为产量太低,所以对大量生产很不实际,所以需要可以同时沉积与溅射刻蚀的设备以满足亚微米间隙填充。

一个问题:当图形尺寸缩小时,金属线宽度和金属线之间的间隙会变得较小。然而,金属线的高度却不能相对缩小,这将引起较大的间隙深宽比。为什么不能缩小金属厚度来保持相同的深宽比,以便更容易进行介质间隙填充呢?

答:当图形尺寸缩小时,金属线的长度与宽度会相对缩小如果金属线高度也减小,金属线的电阻将会相对增加,或者变得无法接受。因此金属连线必须保持相同的高度,通过减小图形尺寸,可以在一个晶圆上放置更多的芯片。然而此举也会对介质沉积工艺造成更大的挑战。

发表评论

登录后才能评论
服务中心
服务中心
联系客服
联系客服
投诉举报
返回顶部