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薄膜ag層是什麼

生活 更新时间:2024-12-29 11:14:05

有由熱氧化物/二氧化矽或氮氧化物/二氧化矽(采用TEOS澱積)組成的栅堆疊和在多層金屬設計中的連接孔的各種填充”。采用CVD方法澱積的二氧化矽膜在結構和化學計量上不同于熱生長的氧化膜。視澱積溫度的不同,澱積的氧化物具有比較低的密度和不同的機械性能,如折射系數、對裂紋的抵抗、絕緣強度和刻蝕速率。薄膜摻雜對這些參數有較大的影響。在許多工藝中,對澱積的薄膜采取高溫熱處理,稱為緻密作用。在緻密過程之後,澱積的二氧化矽膜在結構和性能上接近熱氧化膜。由于鋁和矽的合金過程不允許在450℃以上進行,所以需要在低溫下澱積Si02。早期使用的澱積工藝是采用水平熱傳遞的APCVD系統,通過矽烷和氧氣的反應得到:

薄膜ag層是什麼(薄膜澱積九)1

由于是在450℃澱積,這種工藝形成的薄膜的質量較差,并不适用于高級的器件設計和較大的品圓。LVD系統的開發為獲取高質量的薄膜提供了可能,特别對台階覆蓋和低應力等因素。從質量和生産效率的角度考慮,LPCVD工藝是首選的澱積技術。二氧化矽是在高溫(9℃)LPCVD中采用二氯化矽與二氧化氮(N02)反應形成的:

薄膜ag層是什麼(薄膜澱積九)2

正矽酸乙脂(TEOS):到目前為止,二氧化矽的澱積主要來源于TEOS。TEOS的曆史可追溯到20世紀年代。早期的系統依賴于TEOS在750℃左右高溫分解。目前的澱積是基于20世紀70年代确立的熱壁LPCVD系統,溫度在400℃以上。與等離子體配合(PECVD或PETEOS)使用的TEOS允許澱積溫度在亞400℃範圍。對0.5m的器件,這種工藝在高深寬比圖形的覆蓋一緻性上受到限制。通過在反應氣流中加人臭氧可以改進台階覆蓋的性能。另外一種選擇是在氩氣等離子體中,矽烷與一氧化氮發生反應:

薄膜ag層是什麼(薄膜澱積九)3

摻雜的二氧化矽:二氧化矽的摻雜可以改善相應的保護特性和流動性,或者用做摻雜源。最早用在澱積氧化物的摻雜劑是磷。磷源來自于加入到澱積氣體流中的磷烷。合成的玻璃被稱為磷矽玻璃或PSGO在玻璃内部,磷以五氧化二磷的形式存在,使得該玻璃成為雙重化合物,或更精确地說,是二元玻璃。

磷的作用有三重。加人的摻雜劑增加了玻璃對濕氣的阻擋特性;可動離子污染物質被磷吸附,防止進人晶圓的表面,該反應稱為“吸氣"(gettering);第三個方面是流動特性的提高(參見下圖),有助于在加熱到1000℃左右時,玻璃表面的平坦化。磷的含量限制在大約8%(質量比)。高于這一水平,玻璃變得吸水和吸濕。濕氣能夠與磷發生反應,形成磷酸,侵襲下面的金屬線。

硼也經通過使用硼烷而添加人玻璃中。硼的作用也是增強膜的流動性(參見下圖)。

合成的玻璃被稱為硼玻璃(BSG),硼和磷也經常同時用于玻璃中。合成結果為BPSG(硼磷玻璃)。

氮化矽:氮化矽可替代氧化矽使用,特别是對頂部保護層。氮化矽比較硬,可以比較好地保護表面避免劃傷,氮化矽也是一種比較好的濕氣和鈉的阻擋層(無摻雜),具有比較高的絕緣強度和防止氧化。後者的特性可使氮化矽在矽的局部氧化(LOCOS)中使用,達到隔離的目的。下圖中顯示了它的工藝,帶有圖形的氮化矽島保護島下面的氧化物。在熱氧化和去處氮化矽後,晶圓表面的區域用于器件的形成,并被氧化物的隔離區域分開。氮化矽的不足之處在于它的流動性不如氧化物容易,而且比較唯以刻蝕。采用等離子體刻蝕工藝可以克服刻蝕上的限制。

早期,用氮化矽作為保護膜所受到的限制是由于缺乏低溫澱積工藝。在APCVD系統中,使用矽烷或SiC12H2澱積氮化矽的溫度在700-900℃(參見下圖)。薄膜的成分是Si3N4。反應也可以在LPCVD反應室内進行,但是在鋁金屬層上澱積時,其溫度要足夠低PECVD的出現開始了不同化學源的使用,其中之一是矽烷與氨氣或氮氣在氩氣等離子體狀态下發生反應。

薄膜ag層是什麼(薄膜澱積九)4

薄膜ag層是什麼(薄膜澱積九)5

高k和低k介質

除了上述提及的介質外,有幾種為特殊應用的其他類型的澱積。它們分成廣泛的高和低k介質。前面,我們曾描述了電容器的基礎。回顧一下,一個材料的k值被稱為介電常數。它與電容器的電容量相關。高k材料制造具有更高存儲電荷容量的電容器。

低瓷材料用在金屬化系統,作為晶圓表面和主要金屬系統間的阻擋層。在這種情況下,電容器的功能應該是低k介質以便于信号傳導。

導體

傳統的鋁和鋁合金的金屬導體采用蒸發或濺射的方法進行澱積。由于矽栅MOS晶體管出現,使增加摻雜的多晶矽作為一種器件的導體。加之,多層金屬結構和新導電材料的出現,将CVD和PVD技術延伸到導電金屬領域。在下一章中,将介紹這些金屬澱積的技術和應用。

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