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高密度等離子體增強化學氣相沉積設備

2021年11月05日 13:16 來源:安徽貝意克設備技術有限公司
       高密度等離子體增強化學氣相沉積(HDP-CVD)工藝是PECVD工藝的一種特殊形式。在高密度等離子體中,離子化的原子或分子具有較高的能量,在向襯底移動時具有更強的轟擊作用,從而能夠引發濺射。這種濺射工藝可以有效地消除薄膜沉積過程中形成的懸垂結構,從而實現對溝槽及孔隙自下而上的填充。
  在HDP-CVD工藝過程中,薄膜沉積和薄膜濺射是同時發生的。通過調節工藝參數,可以調節薄膜的沉積濺射比。沉積濺射比是一個非常關鍵的參數,如果濺射過強,可能會對襯底上凸起結構的頂部拐角部位造成損傷;如果濺射過弱,填充時會形成懸垂物,在填充物中形成空隙,從而導致填充效果不好。
  由于HDP-CVD*的工藝特性,在具有圖形的襯底上采用HDP-CVD方法沉積薄膜時,在溝槽處通常會比在凸起處沉積速率要快-些,因而HDP-CVD工藝具有平坦化(Planarization)的性能。通常,采用HDP-CVD方法沉積的薄膜的致密度更高,雜質含量更低。圖8-119所示的是HDP-CVD工藝原理示。
  HDP-CVD通常是通過源射頻和偏壓射頻的雙頻結構設計來實現的,如圖8-120所示。源射頻通常是一個電感耦合裝置,所用頻率約為2MHz,主要用于控制離子的濃度。偏壓射頻是由電容耦合裝置來實現的,所用頻率約為13.56MHz,主要用于控制離子向襯底的遷移。雙
  頻結構設計有助于實現高密度等離子體,同時也保證了良好的薄膜穩定性和較高的沉積速率。HDP-CVD的二氧化硅通常是用硅烷加氧氣/氬氣混合氣體制備而成的。在反應前驅物中,氬氣的摻人可以提升HDP-CVD工藝的濺射率。在上述工藝的反應前驅物中加入磷烷,可以實現摻磷二氧化硅的工藝制備。
  采用HDP-CVD方法制備的二氧化硅薄膜比較致密,廣泛用于CMOS集成電路130m到45nm技術節點的淺槽隔離(ShallowTrenchIolaion,ST1)壩充。而用HDP-CVD制備的摻磷二氧化硅薄膜通常被用于相應技術代的前金屬介質填充(PMD)等工藝中。隨著集成電路技術發展到28mm以下,FinFET器件結構的引人對器件隔離溝槽的填充技術提出了更高的挑戰,HDP-CVD技術已經不能滿足技術發展的要求。為此,新的溝槽填充技術體化學氣相沉積技術(FlowableCVD,FCVD)應運血生。FCVD是一種遠程等離子體沉積技術,其反應前驅物通過一個遠程等離子體發生器,定向引人反應腔室,對溝槽實現自下而上的填充。FCVD可以完成對細小溝槽及孔隙的無縫除填充,從而滿足10nm和7mm技術節點的工藝要求。表8-33所列為典型HOP-CVD系統。

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