集成电路制造技术——原理与工艺(第3版)课件6.4 CVD SiO2薄膜.pptx
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集成电路制造技术集成电路制造技术JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU ——原理与工艺主讲/某某某
CVD技术制备SiO2薄膜CVD技术制备SiO2薄膜第六章化学气相淀积JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU
一、二氧化硅薄膜的淀积1.1CVD-SiO2特性与用途1.分类按掺杂划分:本征SiO2(USG)、PSG、 BPSG薄膜;按温度划分:底温工艺(200~500 ℃ )和中温工艺(500~750 ℃ );12按淀积方法划分:APCVD-SiO2、LPCVD-SiO2、PECVD-SiO2 ;3按硅源划分:SiH4/O2或N2O、TEOS(正硅酸乙酯Si(C2H5O)3)/ O2或O3 、 SiH2Cl2/N2O。4
一、二氧化硅薄膜的淀积1.1CVD-SiO2特性与用途2.特点、用途及要求热氧化SiO2折射率n=1.46,当n1.46,薄膜富硅,n1.46,为低密度多孔薄膜;TEOS为硅源淀积的SiO2台阶覆盖性好于以硅烷为硅源的反应剂系统。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。SiO2薄膜用途不同,要求不同:与热氧化SiO2的理化性质相比略有差异,随着工艺温度降低,密度下降,耐腐蚀性下降,成分偏离化学配比。
1.1CVD-SiO2特性与用途3. PSG、BPSG薄膜SiO2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,实现平整化。掺杂剂:PH3、B2H4、TMB 、 TMP。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 一、二氧化硅薄膜的淀积
1.2APCVD-SiO21. SiH4/O2为源工艺:通常淀积USG,温度450~500℃,用N2稀释SH4与过量O2的混合气体: SH4(g)+O2(g) → SiO2(s)+2H2(g)特点:工艺成熟,孔隙填充和台阶覆盖特性差12用途:作为多层金属铝布线中铝层之间的绝缘层(记为ILD)3也可加入PH3来淀积PSG。淀积速率在0.2~0.5μm/min。一、二氧化硅薄膜的淀积
1.2APCVD-SiO22. TEOS/O3为源工艺:温度为400℃,TEOS为液态,沸点:168.1℃,用源瓶载气携带,温控流量;O31-2%。加入PH3、B2H4来淀积PSG、BPSG。特点:在SiO2薄膜中会含有水汽,针孔密度较高,通常需要高温退火去除潮气,提高薄膜致密度;良好的台阶覆盖性,填充孔隙能力较强。12用途:多用于淀积多层布线金属层之间的绝缘层。 3Si(C2H5O)4(l) + 8O3 (g) → SiO2 (s)+ 10H2O(g) + 8CO2(g)一、二氧化硅薄膜的淀积实际工艺常将SiH4/O2 和TEOS/O3两种系统连用,也可APCVD 和其它方法结合起来使用。
1.2LPCVD-SiO21. TEOS或TEOS/O2为源工艺:制备USG、PSG、BPSG,温度: 680-750℃:特点:工艺成熟,孔隙填充和台阶覆盖特性差12用途:作为多层金属铝布线中铝层之间的绝缘层(记为ILD)3Si(OC2H5)4?SiO2+4C2H4+2H2OSi(C2H5O)4 + 12O2 → SiO2 + 8CO2 + 10H2O4PH3 +5O2 → 2P 2O5 + 6H22B2H6 +3O2 → 2B 2O3 + 6H2一、二氧化硅薄膜的淀积
1.2LPCVD-SiO22. SiH2Cl2/N2O为源工艺:淀积USG和PSG、BPGS,温度约900℃。特点:是高温工艺,薄膜的均匀性和台阶覆盖能力都好,HF的腐蚀速率、密度,以及电学性质和光学性质也都与热生长的氧化层接近。 含有氯。12用途:作为掩蔽膜3SiH2Cl2 + 2N2O → SiO2 + HCl + 2N2一、二氧化硅薄膜的淀积
1.3PECVD-SiO2源:SiH4/N2O 、O2工艺:200~400℃,10~100Pa12特点:薄膜含H、N,与LPCVD、APCVD相比薄膜应力小、不易开裂、保形性好3SH4+2N2O → SiO2+2N2 + 2H2用途:可作为保护膜、钝化膜 4用SiH4-N2O为源制备的PECVD-SiO2薄膜特性的影响因素 另外,可用TEOS源淀积,记为PETEOS,通常是HDP-CVD。一、二氧化硅薄膜的淀积
一、 概述2.2离子注入相关理论基础1. 核碰撞四级标题字体:正文中文:思源黑体 CN Med
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