二氧化硅薄膜的淀积.pdfVIP

1 6.4 二氧化硅薄膜的淀积 6.4.1 CVD-SiO 特性与用途 2 1、分类  按掺杂划分：本征SiO2 （USG）、PSG、BPSG薄膜；  按温度划分：低温工艺（200~500 ℃ ）和中温工艺 （500~750 ℃ ）；  按淀积方法划分：APCVD-SiO 、LPCVD-SiO 、PECVD-SiO ； 2 2 2  按硅源划分：SiH /O 或N O、TEOS(正硅酸乙酯Si(C H O) ）/ O 或O 、 4 2 2 2 5 4 2 3 SiH Cl /N O。 2 2 2 2 2、特点、用途及要求  与热氧化SiO 的理化性质相比略有差异，随着工艺温度降低，密度下降，耐 2 腐蚀性下降，成分偏离化学配比。还有些性质与CVD方法、源系统等有关： 热氧化SiO 折射率n=1.46，当n1.46，薄膜富硅，n1.46，为低密度多 2 孔薄膜； TEOS为硅源淀积的SiO 台阶覆盖性好于以硅烷为硅源的反应剂系统。 2  SiO 薄膜用途不同要求不同： 2 作为多层布线中金属层之间的绝缘层，应有较好的台阶覆盖性，具备较 高介质击穿电压； 作为防止杂质外扩的覆盖层、掩膜以及钝化层：针孔密度低，薄膜致密。 3 3、PSG、BPSG薄膜  SiO 中掺P或B后软化温度下降，通过退火回流，可降低硅片表面台阶，实现 2 平整化。掺杂剂：PH 、B H 、TMB （硼酸三甲酯）、TMP。 3 2 4  PSG薄膜应力小，台阶覆盖性较好，P一般控制在6~8wt% ；  BPSG是三元氧化膜体系，软化温度低于PSG ，回流温度在850℃，B控制在 5wt%以下。 PSG经过20min1100 ℃的退火后形貌的SEM照片 4 6.4.2 APCVD-SiO2 1、SiH /O 为源 4 2 工艺：通常淀积USG，温度450~500℃，用N 稀释SiH 与过量O 的混合 2 4 2 气体： SiH (g)+O (g) → SiO (s)+2H (g) 4 2 2 2 也可加入PH 来淀积PSG。淀积速率在0.2~0.5μm ／min。 3 特点：工艺成熟，孔隙填充和台阶覆盖特性差  用途：作为多层金属铝布线中铝层之间的绝缘层（记为ILD） 5 2、TEOS/O 为源 3 工艺：温度为400℃，TEOS为液态，沸点：168.1℃，用源瓶载气携带， 温控流量；O 1-2%。加入PH 、B H 来淀积PSG、BPSG。 3 3 2 4 Si(C H O) (l) + 8O (g) → SiO (s)+ 10H O(g) + 8CO (g) 2 5 4 3 2 2 2 特点：在SiO 薄膜中会含有水汽