O3-TEOS 的亚常压化学气相沉积工艺--为什么 SACVD 被再次使用

对于技术节点为亚 65nm、器件深宽比大于8的结构来说，人们发现用这种多步的沉积-刻蚀虽然能够改善HDP的填充能力，但是会使工艺变得非常复杂，沉积速度变慢，而且随着循环次数的增加，刻蚀对衬底的损伤会变得更加严重。因此O₃-TEOS 基的亚常压化学汽相沉积（SACVD）工艺再次提出被用于沟槽填充，由于它可以实现保形生长，所以具有很强的填充能力（深宽比＞10）。但是由于SACVD是一种热反应过程，所以传统的 SACVD生长速度都比较慢，美国应用材料公司 AMAT的 HARP（High Aspect Ratio Process）采用TEOS ramp-up 技术，可以在保证填充能力的条件下，获得较快的生长速度，这使得 SACVD代替 HDP 成为可能。而且随着器件尺寸的减小，器件对等离子造成的损伤越来越敏感，SACVD 由于是一种纯热过程，所以在45nm 以后它比HDP有更多的优势。

目前主要用于 STI与PMD绝缘介质的填充。STI过程因为没有温度限制，所以可以通过高温540°C获得高质量高填充能力的薄膜，而PMD由于有使用温度限制，一般采用400°C沉积温度。

由于 SACVD是一种热反应过程，一般来讲，低的沉积速度和高的O₃/TEOS 比值将获得较高的填充能力。AMAT 的HARP采用三步沉积法，通过调节 O₃/TEOS比例获得较好的填充效果同时提高沉积速率（见图4.20）：第一步是 TEOS ramp up 的过程，在沉积的起始阶段，保持非常高的O₃/TEOS比例，以较慢的速度得到非常薄的成核层；第二步在较低的速度下保证填满整个 STI 沟槽间隙。因此，把第一步与第二步中的O₃/TEOS比值设计得很高，到第三步时，继续提高反应中TEOS的流量，从而得到更高的沉积速率。