Осаждение оксида кремния
Назначение:
- изолирующая пленка в многоуровневой металлизации
- маскирующие слои в процессе диффузии и во время термоциклирования;
-
Химическая реакция
СТО (средннтемпературный оксид кремния) – термическое разложение тетраэтоксисилана (650-700С)
Si(OC2H5)4 SiO2(тв) + побочные продукты реакции
ВТО (высокотемпературный оксид кремния) - окисление моносилана закисью азота
SiH4(г) + 2N2O(г) SiO2(тв ) + 2N2(г) + 2H2(г)
НТО (низко температурный оксид кремния) – окислением моносилана кислородом
SiH4(г) + O2(г) SiO2(тв ) + 2H2(г)
Параметры процесса
|
НТО |
СТО |
ВТО |
Температура |
400-430 С |
650-700 С |
850-880 С 780 С |
Давление |
Атмосферное или пониженное |
45-100 Па |
60-80 Па 45 Па |
Соотношение потоков N2O/SiH4 |
20-40 |
|
30-40 |
Скорость осаждения |
50-70 нм/мин |
от 2.0 до 6.0 нм/мин |
2 0.2-0.3 нм/мин |
Однородность толщины по пластине |
< 8.0 % |
< 3.0 % |
< 5.0 % |
Однородность толщины по загрузке |
< 10 % |
< 5.0 % |
< 5.0 % |
Состав |
SiO2(H) |
SiO2 |
SiO2(Cl) |
Показатель преломления (n) |
1.44 |
1.46 |
1.46 |
Воспроизведение рельефа |
неконформное |
конформное |
Конформное |
Термостабильность |
Уплотнение пленки |
Пленка стабильна |
Выделение хлора |
Электрическая прочность |
8•106 В/см |
107 В/см |
107 В/см |
Скорость травления (H2O:HF=100:1) |
6 нм/мин |
3 нм/мин |
3 нм/мин |
Механические напряжения |
30 ГПа (растягивающие) |
10 ГПа (сжимающие) |
30 ГПа (сжимающие) |
Свойства пленок
Замена/ обработка балластных пластин – через 5-10 мкм (200 мм)
Замена/ обработка кварцевой трубы – через 40-100 мкм
Осаждение фосфоросиликатного и борофософоросиликатного стекла
Назначение:
- планаризующие слои под первым металлом;
- пассивирующие слои (ФСС);
- геттерирующие слои
- источники диффузии
Химическая реакция
Si(OC2H5)4 SiO2(тв) + побочные продукты реакции
Параметры процесса
Температура |
660-720 С |
Давление |
30-50 Па (240 – 400 мТорр) |
Температура ТЭОС |
52-62 С |
Температура ДМФ и ТМБ |
комнатная (22-23 С) |
Расстояние между подложками |
100 мм – 2.5 мм 150 – 5 мм |
Скорость осаждения |
7.5-8.5 нм/мин |
Содержание бора |
4.8-5.8 вес.% |
Содержание фосфора |
2.8-3.8 вес.% |
Однородность толщины по пластине |
2.5-5.0 % |
Однородность толщины по загрузке |
< 7.0 % |
Свойства пленок
Показатель преломления (n) |
1.46 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Замена/ обработка балластных пластин – через 5-10 мкм (150 мм)
Замена/ обработка кварцевой трубы – через 40-100 мкм
Осаждение оксида кремния при субатмосферном давлении
Осаждение пленок вольфрама
Вольфрам – реакции восстановления гексафторида вольфрама водородом и моносиланом (475С)
WF6(г) + 3H2(г) W(тв ) + 6HF(г)
2WF6(г) + 3SiH4(г) 2W(тв ) + 3SiF4(г) + 6H2(г)
Контролируемый параметр |
Оборудование для контроля |
Требования к контролируемым параметрам |
Периодичность контроля |
Дефектность (частицы) |
Surfscan-6420 |
При манипулировании пластин (привнесенная дефектность) < 20 частиц размером более 0.3 мкм (диапазон 0.09-10.24 мкм2) (на чистом кремнии) |
1 тестовая пластина в сутки при наличии рабочих партий |
Однородность поверхностного сопротивления на интервале зародышеобразования |
KLA Tencor RS75 |
Зародышеобразование WF6/SiH4, толщина 40-50 нм Rs < 12 Ом/кв. Однородность по пластине <10% (1 сигма) (Исключение края 10 мм) |
1 тестовая пластина в неделю при наличии рабочих партий (49 точек) |
Однородность поверхностного сопротивления |
KLA Tencor RS75 |
Толщина 600 нм Rs < 200 мОм/кв. по пластине <3,5% (1 сигма) между пластинами <3,0% (1 сигма) (Исключение края 10 мм) |
1 тестовая пластина в сутки при наличии рабочих партий (49 точек) |
Дефекты |
Оптический микроскоп Axiotron |
- |
3 пластины из партии Сканировать по диаметру |
Механические напряжения |
KLA Tencor FLX5200h |
< 1.6 ГПа (<1.6•1010 Дин/см2) |
1 тестовая пластина в неделю |
Коэффициент отражения |
Thermawave 2690UV |
По отношению к кремниевой пластине при = 480 нм >70% для полного слоя W >120% для слоя зародышеобразования |
1 тестовая пластина на реактор в месяц при наличии рабочих партий |
Контроль заполнения контактного окна |
РЭМ |
Контроль поперечного сечения Отсутствие пустот при заполнении контакта (диаметр контакта 0.4 мкм, глубина – 1 мкм, наклон стенок >87) |
При освоении новых изделий |
Скорость осаждения |
- |
> 350 нм/мин |
1 раз в 2 недели |
Удельное сопротивление |
KLA Tencor RS75 |
< 12 мкОм•см |
1 раз в 2 недели |
Плазмохимическое осаждение диэлектриков
Нитрид
Оксид силан
Оксид ТЭОС
ПХ оксид кремния окисление моносилана (400С)
SiH4(г) + 2N20(г) Si02(тв ) + 2N2(г) + 2H2(г)
ПХ Нитрид кремния - аммнолиз моносилана (400С)
SiH4(г) + NH3(г) + N2 SixNyНz (тв) + Н2 (г)
Процесс |
Vосажд, |
Дефектность |
толщина, |
СКО толщины, |
Дополнительно |
||||
|
нм/мин (А/мин) |
Осветитель на микроскопе Axiotron |
Surfscan 6420* |
нм |
по пластине |
по партии |
Механические напряжения, Дин/см2 (МПа) |
|
показатель преломления |
ПХ оксид кремния ПХ SiO2 |
> 800 (> 8000) |
прирост не более |
не более 50 частиц |
1000 нм 1400 нм |
1.5% (1σ) |
1.5% (1σ) |
<0.5•109 (<50) сжимающие |
|
1.45 1.50 |
ПХ нитрид кремния ПХ Si3N4 |
> 790 (> 7900) |
5 точек на пластину |
>0.3 мкм |
1000 нм |
1.5% (1σ) |
1.5% (1σ) |
<2.0•109 (<200) |
|
1.97 2.03 |
SACVD оксид кремния |
> 240 (> 2400) |
|
без плазмы |
1000 нм 600 нм |
2.5% (1σ) |
2.0% (1σ) |
<3.5•109 (<350) растягивающие |
|
1.42 1.46 |
ПХО (ПХ SiO2 из ТЭОС) |
> 750 (> 7500) |
|
|
1000 нм 1400 нм |
1.5% (1σ) |
2.0% (1σ) |
(0.5-1.0)•109 (50-100) сжимающие |
|
1.44 1.48 |