ILD 工藝是指在器件與第一層金屬之間形成的介質材料,形成電性隔離。ILD介質層可以有效地隔離金屬互連線與器件,降低金屬與襯底之間的寄生電容,改善金屬橫跨不同的區域而形成寄生的場效應晶體管。ILD 的介質材料是氧化硅。
1)淀積 SiON。利用 PECVD淀積一層厚度約400~500A 的SiON 薄膜,利用硅烷(SiH4)、一氧化二氮(N2O)和He 在400°C的溫度下發生化學反應形成 SiON 淀積。SiON層可以防止BPSG中的B、P析出向襯底擴散,影響器件性能。圖4-226所示 淀積SiON的剖面圖。
2)淀積USG。通過SACVD O3-TEOS 淀積一層厚度約為500~600A 的USG。淀積的方式是利用TEOS和O3在400°C發生反應形成二氧化硅淀積層。USG為不摻雜的SiO2,USG可以防止 BPSG中析出的硼和磷擴散到襯底,造成襯底污染。
3)淀積 BPSG。利用 APCVD淀積一層厚度約為8000~9000A的BPSG。利用O3、TEOS、B(OC2H5)3和PO(OC2H5)3在加熱的條件下發生反應形成 BPSC淀積層。BPSG是含硼(B)和磷(P)的硅玻璃,它們的含量控制在3%~5%。BPSG有利于平坦化,BPSG 中摻硼可以降低回流所需的溫度,摻磷可吸收鈉離子和防潮。
4)BPSG 回流。利用LPCVD加熱到660°C,在N2的環境下,使 BPSG 回流,填充空隙,從而實現局部平坦化,以利于后續的工藝。在回流的過程中,BPSG中的B和P會析出。圖4-227所示為 BPSG 回流后的剖面圖。
5)酸槽清洗去除硼和磷離子。將晶圓放入清洗槽中清洗,利用酸槽將 BPSG 回流時析出的硼和磷清除。
6)淀模USG。通過SACVD O3-TEOS 淀積一層厚度約為5000A的USG。淀積的方式是利用TEOS 和O3在400°C發生反應形成二氧化硅淀積層。因為 BPSC的研磨速率較慢和硬度過小,所以淀積一層 USG,避免 BPSC被CMP劃傷和提高效率。
7) ILD CMIP。通過CMP 實現 ILD平坦化,以利于后續淀積金屬互連線和光刻工藝。因為ILD CMP沒有停止層,所以必須通過控制CMP工藝的時間來達到特定的ILD 厚度。圖4-228所示為ILD CMP后的剖面圖。
8)測量 ILD 厚度。收集CMP 之后的 ILD厚度數據,檢查是否符合產品規格。
9)清洗。利用酸槽清洗,得到清潔的表面。
10)淀積USG。通過SACVD O3-TEOS 淀積一層厚度約5000A的USG。淀積的方式是利用 TEOS 和O3在400°C發生反應形成二氧化硅淀積層。目的是隔離 BPSG與上層金屬,防止 BPSG中析出的硼和磷擴散影響上層金屬,以及修復 CMP 對表面的損傷。
11)淀積SiON。利用 PECVD淀積一層厚度約200 ~300A的SiON 層,利用硅烷(SiH4)、一氧化二氮(N2O)和 He 在400°C的溫度下發生化學反應形成SiON淀積。SiON層作為光刻的底部抗反射層(BARC)。圖4-229 所示為淀積 SiON 的剖面圖。
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原文標題:ILD 工藝-----《集成電路制造工藝與工程應用》 溫德通 編著
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