CSMC-HJ CVD PROCESS TRAINING(XiongBH)

1、CSMC-HJ CVD PROCESS TRAININGXiongBH CVD膜在IC中的运用 金属前介质层（PMD） 金属间介质层（IMD）W塞 （W PLUG）钝化层（Passivation） CVD工艺的种类 APCVD（常压CVD）LPCVD（低压CVD）PECVD（等离子增强CVD）PCVD（光CVD）CSMC-HJ的PECVD(P5000) TEOS+O2-plasma、heat-SiO2（H）+ volatiles （TEOS+TMB+TMP+O2）-plasma、heat-SiO2（B2O3、P2O5）+volatiles） SiH4+N2（N2、NH3）-plasma、hea

2、t-SiNxHy+volatiles CF4（C2F6）+SiO2（SiN）-plasma、heat-SiF（volatile）+CO2（volatile）+others volatiles P5000 Process Chamber profile Plasma的应用 实现在衬底温度较低时，保持CVD高淀积速率调整RF Power可调节CVD膜应力Plasma的离子轰击能够去除表面杂质，增强黏附性Plasma可被用于清洗腔体SOG 旋涂工艺 SOG是一种相当简易的平坦化技术。因为介电层材料是以溶剂的形态覆盖在硅片表面，因此SOG对高低起伏外观的“沟填能力”非常好，可以避免纯粹以CVD法制作介

3、质层时所面临的孔洞问题 SUBSTRATEMETALCVD 11. CVD 9004000PARTIAL ETCH BACK PROCESSPARTIAL ETCH BACK PROCESSSUBSTRATEMETALCVD 1SOG2. SPIN SOG Two coats of 90016003. BAKE 3 min. PARTIAL ETCH BACK PROCESSSUBSTRATEMETALCVD 1SOG4. CURE 425C 1 h 5. ETCH BACK PARTIAL ETCH BACK PROCESSSUBSTRATEMETALCVD 1SOGCVD 26. CVD

4、2nd cvd1+cvd2 3500A/min。Mainframe FeaturesWxZ CENTURAWxZ Centura Delivers High Yield and Low Cost of OwnershipDual Speed HP MagneticallyCoupled RobotWxZChamberOTFCenterfinderDualLoadlockChambersOrienterChamberMulti-SlotCooldownChamberTUNGSTEN CVD PROCESS CHEMISTRYNucleation:Silane Reduced Reaction2W

5、F6 + 3 SiH42W + 3 SiF4 + 6H2Bulk Deposition:Hydrogen Reduced Reaction WF6 + 3 H2W + 6 HF H2Silane reduction reaction (nucleation) ensures excellent seed layerHydrogen reduction reaction (bulk deposition) deposits W at high rates for high throughput and excellent step coverageWxZ Single-Wafer Chamber

6、 Allows Deposition Steps to be Run at Different Pressures for Process Flexibility and TunabilityPrinciples of OperationWxZ PROCESS SUMMARYProcess Flexibility Enabled by Variable Pressure, Gas Flow, Clean Power and Clean Frequency NucleationDepositionBulkDepositionIn situ PlasmaChamber CleanWF6/SiH4

7、/H2 4.5 or 30 TorrWF6/H2 90 TorrNF3 or C2F6/O2 1 - 25 wafer clean frequencyDummy wafer (for periodic clean)Temperature: 390癈 - 475癈Tungsten structureM1WWWWWWIMD2IMD2 CAPSM3M3M3IMD1IMD1IMD1IMD1M2M2M2Tungsten usually use as VIA fillingWCVD APPLICATIONSVia-Fill ApplicationSurface Reaction Limited Proce

8、ss optimized for:Step CoverageHigh deposition rateInterconnect ApplicationMass Transport Limited Process optimized for:Film Stress ResistivityReflectivity CVD SiO2的性质CVD SiO2膜的折射率（）、密度（）都低于热SiO2膜CVD SiO2膜的WER远远高于热SiO2，近10倍CVD SiO2膜不经致密处理，其膜特性（击穿，漏电，等）较差CVD SiO2主要被用于：做场氧（Field oxide）用作杂质阻挡层用作杂质源的上掩盖层

9、，防止杂质溢出用作金属间的介质层PSG的性质 优点：PSG比USG有更好的抗划伤能力PSG能够吸附可能损坏管芯的Na杂质PSG有比USG更低的压应力磷杂质的加入将降低SiO2膜的熔点（回流）温度 PSG的性质加磷（PSG）存在的问题：增加了AL侵蚀的风险磷扩散到圆片的其它区域比USG更糟的淀积均匀性比USG的台阶覆盖能力略差比USG有更高的腐蚀速率PSG的性质磷含量不应超过8%，最佳含量为4%含磷量过高:（1）PSG会发生极化，引起表面漏电，影响器件的稳定性；（2）磷与水汽反应生成偏磷酸，腐蚀AL；（3）加速器件失效；膜的黏附性变坏，易脱胶含磷量过低:（1）会降低PSG对Na+的提取、固定和阻

10、挡作用；（2）PSG的的本征张应力大，热处理时易龟裂BPSG的性质BPSG膜内加入硼，更有利降低BPSG的熔点（回流温度） BPSG膜中，B的掺入能降低回流温度，P能起到抗碱离子的作用。通常BPSG膜中，B、P含量约为4%，回流温度在800950，比PSG膜的回流温度低150300。P含量的降低对减轻AL腐蚀，改善台阶陡度有易 SiN的性质（1） 常规SiN（SiH4、N2、NH3）：（a） 主要用于钝化。（b） 氢的含量在2025%。（c） 氢加速器件的老化、开启电压漂移。（d） 紫外光（UV）不能透过。（2） 低氢SiN（no NH3）：（a） 氢含量在810%。（b） 提高器件寿命。（c

11、） 紫外光可透过。（d） 淀积速率低。（e） 台阶覆盖差。SiN的性质（3） 低Si-H 的SiN：（a） 氢含量在1015%（b） 紫外光（UV）能透过（c） 器件抗老化能力强淀积速率及台阶覆盖没有普通SiN好CVD工艺的主要参数 衬底温度：主要影响CVD膜的密度、应力、淀积速率、折射率、腐蚀速率等气压(各工艺气体的分压)：主要影响CVD膜的均匀性、折射率等功率：主要影响CVD膜的应力、折射率等气体流量：主要影响CVD膜的膜厚、均匀性等淀积速率：单位时间内，所淀积的CVD膜厚（A/Min）台阶覆盖CVD工艺的主要参数应力（张应力/压应力）密度（g/cm3） ：单位体积CVD膜的质量，其主要取

12、决于膜的组分及结构的致密性。折射率 腐蚀速率：单位时间内，腐蚀掉CVD膜的厚度（A/Min）几种CVD SiO2工艺的比较 （1）APCVD(400，760Torr)：SiO4+O2（a） dep rate600，10Torr）：TEOS+O2（a） dep rate：200A/min（b） coverage:50-60%几种CVD SiO2工艺的比较（3）PECVD（90%CVD工艺中容易出现的问题 黑点, 沾污 CVD工艺中容易出现的问题 开裂 CVD工艺中容易出现的问题 脱落、崩掉 CVD工艺中容易出现的问题 打火 CVD工艺中容易出现的问题 膜参数的变化膜厚，折射率，应力，均匀性，杂质含量等参数超规范膜上针孔膜上有比针尖还细小的孔洞膜内空洞粉末状玷污BPTEOS经常出现此现象。在腔体内较脏时容易出现，擦片后可去除SIN颜色发黄传片位置偏移或工艺腔体压力不稳定都可导致此现象 PECVD的第一片效应在一段时间内不进行工艺生产时，TEOS的蒸汽压处于一个动态平衡状态，一旦进行圆片加工，该平衡被打