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高密度等离子体增强化学气相沉积设备

发布时间:2021-11-05      点击次数:586
       高密度等离子体增强化学气相沉积(HDP-CVD)工艺是PECVD工艺的一种特殊形式。在高密度等离子体中,离子化的原子或分子具有较高的能量,在向衬底移动时具有更强的轰击作用,从而能够引发溅射。这种溅射工艺可以有效地消除薄膜沉积过程中形成的悬垂结构,从而实现对沟槽及孔隙自下而上的填充。
  在HDP-CVD工艺过程中,薄膜沉积和薄膜溅射是同时发生的。通过调节工艺参数,可以调节薄膜的沉积溅射比。沉积溅射比是一个非常关键的参数,如果溅射过强,可能会对衬底上凸起结构的顶部拐角部位造成损伤;如果溅射过弱,填充时会形成悬垂物,在填充物中形成空隙,从而导致填充效果不好。
  由于HDP-CVD独特的工艺特性,在具有图形的衬底上采用HDP-CVD方法沉积薄膜时,在沟槽处通常会比在凸起处沉积速率要快-些,因而HDP-CVD工艺具有平坦化(Planarization)的性能。通常,采用HDP-CVD方法沉积的薄膜的致密度更高,杂质含量更低。图8-119所示的是HDP-CVD工艺原理示。
  HDP-CVD通常是通过源射频和偏压射频的双频结构设计来实现的,如图8-120所示。源射频通常是一个电感耦合装置,所用频率约为2MHz,主要用于控制离子的浓度。偏压射频是由电容耦合装置来实现的,所用频率约为13.56MHz,主要用于控制离子向衬底的迁移。双
  频结构设计有助于实现高密度等离子体,同时也保证了良好的薄膜稳定性和较高的沉积速率。HDP-CVD的二氧化硅通常是用硅烷加氧气/氩气混合气体制备而成的。在反应前驱物中,氩气的掺人可以提升HDP-CVD工艺的溅射率。在上述工艺的反应前驱物中加入磷烷,可以实现掺磷二氧化硅的工艺制备。
  采用HDP-CVD方法制备的二氧化硅薄膜比较致密,广泛用于CMOS集成电路130m到45nm技术节点的浅槽隔离(ShallowTrenchIolaion,ST1)坝充。而用HDP-CVD制备的掺磷二氧化硅薄膜通常被用于相应技术代的前金属介质填充(PMD)等工艺中。随着集成电路技术发展到28mm以下,FinFET器件结构的引人对器件隔离沟槽的填充技术提出了更高的挑战,HDP-CVD技术已经不能满足技术发展的要求。为此,新的沟槽填充技术体化学气相沉积技术(FlowableCVD,FCVD)应运血生。FCVD是一种远程等离子体沉积技术,其反应前驱物通过一个远程等离子体发生器,定向引人反应腔室,对沟槽实现自下而上的填充。FCVD可以完成对细小沟槽及孔隙的无缝除填充,从而满足10nm和7mm技术节点的工艺要求。表8-33所列为典型HOP-CVD系统。
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