中国·芯片交易在线
首页 | 供应信息 | 求购信息 | 库存查询 | 新闻中心 | 展会资讯 | IC厂商 | 技术资料 | 自由区域
   新闻首页 |  行业动态 | 新品发布 | 政策法规 | 科技成果 | 模拟技术 | 嵌入系统 | 传感控制 | 存储设计  
当前位置:IC72首页>> IC新闻中心>> 科技成果 >>电子行业新闻正文

选择式氧化物淀积法填充STI的新技术

时间:2007/12/7 9:35:00  作者:  来源:ic72  浏览人数:1404
 
 

      浅沟槽隔离(STI)填充对晶体管性能的影响极大,是CMOS器件制作中的关键工艺之一。最终目标是在不损伤底层结构的情况下获得无空隙填充的效果。因为随后采用的湿法刻蚀工序可能会产生空隙而导致良率下降,所以获得无空隙填充尤其重要。75nm及以下技术节点对STI填充的要求为缝宽小于75nm、纵宽比(AR)大于8:1。

      作为应用于STI的高AR填充工艺,SA-CVD和HDP-CVD工艺已被广泛地用在半导体工业中。这两种CVD 技术有一些差别,参见表1。

ic72新闻中心

       在SA-CVD工艺中,可调整参数规范使SiO2在单晶硅(c-Si)上有选择地生长,在多晶硅和氮化硅上的生长是受到抑制的。选择式氧化物(SelOx)淀积技术适用于高纵宽比的无隙STI填充。

      由于未来技术节点进一步缩小而不断提高STI纵宽比,所以最新HDP-CVD工艺的发展空间越来越小(如图1)。对更小设计规则的热预算的进一步限制也影响着其它STI填充材料充分合拢裂缝所需的退火温度。  

ic72新闻中心

      实验

      研究中采用了来自Applied Materials的通用300mm SA-CVD设备及标准O3/TEOS试剂。在裸硅晶圆上进行的实验是为了表征膜的特性,在结构晶圆上依照一些设计规则进行的实验是为了研究填充效果。集成晶圆上的HDP capping采用标准HDP工艺参数在标准HDP设备上进行。   

ic72新闻中心

      为了获得电性能数据与POR STI方案比较,我们在高成品率DRAM产品上进行了成品率、参数和可靠性测试。该高成品率DRAM产品采用90nm技术,使用HDP-CVD法作为POR STI填充方案。

      在这些DRAM器件中,具有存储单元(DT)的致密晶体管阵列区域中的沟槽须进行填充矫正。填充效果采用横截面和自上而下SEM进行直观显示。此外,用器件晶圆的具体成品率参数从电学上来表征填充效果。连续排列成品率(YWL-WL)也间接定量了失效STI组件,其中最常见的失效是多个填充的STI空隙在GC线之间引起的短路。

      结果与讨论

      A. 裸晶圆上选择式氧化物淀积

      氧化层的特性可由工艺参数决定,如容器压强、温度、气体流量、间距和淀积时间。表征氧化层的最重要参数是淀积速率和选择性。

      淀积速率由确定衬底上的氧化物生长速率来限定,单位为nm/min。工艺选择性被定义为氧化物在c-Si上生长速率与氧化物在氮化硅上生长速率的比值。

      我们研究了工艺参数变化对选择性和淀积速率的影响。工艺选择性是选择氧化物工艺的独特之处。工艺可通过改变工艺压强、臭氧和TEOS的流量比值、间隔(加热器和喷头之间的距离)和晶圆温度进行调谐。

      裸晶圆上选择氧化物的膜应力在淀积时约为115Mpa(拉应力)。随后的退火工艺(RTP)使膜收缩了约4%从而使应力变成了压应力。在RTP退火后,选择氧化膜具有相对低的湿法刻蚀速率,即2.0nm/min(DHF 100:1)。

      由于淀积的选择性,选择氧化物的生长情况高度地依赖衬底类型。图3表示选择氧化膜在不同衬底(淀积在非结构化晶圆)上的生长图形。拓扑图表明,如果选择氧化物生长在多晶硅、氮化硅和热氧化物表面受到抑制,那么将会从单个点(籽晶,表面缺陷)开始生长,最终形成不规则粗糙表面。   

ic72新闻中心

      目前还不存在统一的关于选择性生长机理的理论,仅有一些关于此现象的数据资料。在衬底表面上的硅醇群(Si-OH)密度是促成选择性的一个重要因素。人们可采用RTP退火,把CVD-TEOS氧化膜上选择氧化物的生长速率从不具有选择性(高)调谐到具有选择性(低)。晶圆表面上的硅醇群是气相硅种类(乙氧硅醇)的结合位点。图4是关于反应机理的示意图。

ic72新闻中心

      B. 结构晶圆上的选择式氧化物淀积

      如图5所示, 75nm技术节点用的STI填充工艺分两步进行。在STI刻蚀、掩膜版去除之后,第一步是在c-Si上具有高生长速率的氧化物选择生长工艺,然后在氮化硅及多晶硅上选择生长具有较低生长速率的氧化物。

ic72新闻中心

      第二步工艺是常用的HDP cap淀积。HDP厚度与随后的CMP工艺要求有关。

      当选择性生长在氧化硅表面不存在时(如图6),AA氧化反应必须在STI填充的第一部分完成之后进行。高温退火对TEOS氧化层的密致作用也是必要的。

ic72新闻中心

      图7表示STI短环式晶圆上的选择氧化物填充行为。这些晶圆只有STI结构,而在下面没有DT。对氮化物衬垫的选择性会引起自底而上的填充,所以即使是高纵宽比的沟槽也能被填充。其余的AR采用HDP氧化物填充。

ic72新闻中心

      图8表示在全流式晶圆产品上选择氧化物的集成。DT结构中的多晶硅改变了选择氧化物的生长行为。   

ic72新闻中心

      为表明选择氧化物沉积法的延伸性适用于更小设计规则的STI填充方案,我们对AR高达6:1的STI结构上进行测试,结果论证了选择氧化物沉积法的高AR填充能力。

      由于选择氧化物沉积法的填充能力主要受衬底和集成方案的影响,所以我们认为其可延伸到更小设计规则.

      C. DRAM器件结果

      在采用选择氧化物进行STI填充的晶圆和采用POR工序(用HDP-CVD进行STI填充)的晶圆之间进行性能比较。

      成品率及其与STI组件之间的关系类型可分为以下几种:

      1.连续排列成品率Y WL-WL:STI填充,

      2.基本芯片的功能性Y DC:STI氧化物质量,

      3.不可修复性失效后成品率Y B:STI填充工艺与Si/SiO2隔离沟槽内界面之间的相互作用。

      一般情况下,所有选择氧化物STI填充方法都表现出较高成品率(如表2)。用接近100%的连续排列成品率可论证无隙填充的效果。选择氧化物法的整体成品率增益可以表示出SA-CVD的优势,并且不会对器件造成等离子体损伤。

ic72新闻中心

      结论

      SA-CVD基SelOx技术的纵宽比填充能力高、膜质量好、工艺复杂度低,同时产量更高,它能够取代HDP-CVD成为90nm及以下工艺逻辑和DRAM技术的全新STI解决方案。

      相对于其它用于90nm及以下工艺的STI填充法,SelOx基集成方案的工艺复杂性和成本都低。这是因为该方案要求一定的预填充工序,其后要求CMP、凹槽刻蚀及HDP Cap工序。

      以上的研究已考虑了器件边缘状态,例如热预算低、坡度高(>87°)和由于底层结构(DT和BS),所以要求横向隔离。

      所有结果都表明,SA-CVD将成为应用于未来技术节点的一种可行性介质填充方案。

 
【相关文章】
·激光强化技术提高模具使用寿命
·高亮度LED技术与应用趋势白光LED头灯技术发展与目前研究现况
·工业以太网的特色技术及其应用选择
·选择式氧化物淀积法填充STI的新技术
·柔性电路的曙光——弹性互连技术
·化学机械抛光中的硅片夹持技术概述
·应用领域广泛芯片技术成熟
·基站综合防雷技术及应用
·多天线信号处理技术
 
 
IC新闻搜索
 
热点新闻
基于红外超声光电编码器的室内移动小车定位系
基于闪烁存储器的TMS320VC5409DSP并行引导装载方法
非移动市场需求飙升,ARM预计2010年出货量超50亿片
一种快速响应的电容式湿度传感器感湿薄膜设计
利用特殊应用模拟开关改进便携式设计
无线传感器网络跨层通信协议的设计
基于ARM9内核Processor对外部NAND FLASH的控制实现
基于GSM技术的汽车防盗系统的设计
热电阻在烟叶初烤炕房温度控制中的应用
高速数据转换系统对时钟和数据传输的性能要求
友情连接
 关于我们  IC论坛  意见反馈  设置首页  广告服务  用户帮助  联系我们
copyright:(1998-2005) IC72 中国·芯片交易在线
(北京)联系电话:(010)82614113、82614123 传真:(010)82614123 客户服务:service@IC72.com 库存上载:IC72@IC72.com
在线MSN咨询:ic72sale8@hotmail.com 通信地址:北京市西城区西直门内大街2号大厦15层 邮政编码:100013
(深圳)联系方式: 在线MSN咨询:ic72sale6@hotmail.com 在线QQ咨询:191232636 通信地址:深圳市福田区振华路
注 册 号: 1101081318959(1-1)

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9