Тонкослойные материалы в современных ИМС. Важная особенность тонкослойных материалов для технологии ИМС. Физико-химические основы ХОГФ, страница 8

                                           (а)                                                                        (б)

Рис.2.10.  Внешний вид прибора Tencor (а) и распечатка измерения дефектов на поверхности кремниевой пластины со слоем стекла на приборе Inspex (б)

2.6.4. Покрытие ступенек и заполнение узких зазоров

В технологии ИМС осаждение слоев материалов при ХОГФ может осуществляться  как на подложки с плоской поверхностью, так и на подложки с более или менее сложным топологическим рельефом. Рельеф подразумевает наличие на поверхности ступенек различной формы и размера и зазоров между ступеньками, также различной формы и размеров, см. рис.2.11. 

На плоских поверхностях практически любой оптимизированный метод ХОГФ дает возможность получать слои с постоянной скоростью наращивания, высокой однородностью по всей поверхности подложки, низкой дефектностью. Как правило, здесь находят применение высокопроизводительные, т.е. высокоскоростные процессы, например, плазменные методы ХОГФ. 

Подложка

                              (в)

Зазоры

                                                        G                                                                     основных элементов рельефа (б), вид

                                                                                                           рельефа в электронном микроскопе (в).    

                                                    (б)                                                       

Однако обнаружилось, что при осаждении слоев из газовой фазы на рельефные подложки имеет место различие скоростей осаждения на боковой грани ступенек от таковой на плоских верхних поверхностях, см. рис.2.12(а,б). Это различие характеризуется термином Step coverage (покрытие ступеньки) или Conformality (конформность роста). Численно оно может выражаться, например, величиной угла наклона A₀. Однако чаще всего конформность выражают отношением d_S/d_T в процентах, рис.2.12(в,г). При дальнейшем уменьшении размеров элементов ИМС возникла проблема качественного заполнения осаждаемым материалом очень узких зазоров между соседними элементами ИМС, что во многом определяет надежность микросхем. 

Проблема незаполненного пространства именуется “voiding” (пустоты) и реально появилась в ИМС с проектными нормами менее 0.5 мкм. В зарубежной литературе для характеристики заполнения зазоров применяется термин “gap-fill”. Рельеф микросхем, см. схему на рис.2.11(б), принято характеризовать геометрическим отношением глубины узкого пространства между элементами H к величине зазора между элементами G. Это отношение обозначается термином “соотношение сторон” или “aspect ratio” (AR=H/G). Величина AR в ИМС в зависимости от конструкции конкретного прибора может составлять от 1:1 до 10:1, а угол наклона боковой стенки элементов микросхемы к плоскости ее поверхности может составлять 90° или отличаться от него в обе стороны. В зависимости от параметров зазора и метода осаждения проблема “voiding” проявляется в большей или меньшей степени.

Подробнее решения этой проблемы будут рассмотрены позже.

                                              (а)                                                                                             (б)

                                              (в)                                                                                             (г)

Рис.2.12. Электронно-микроскопические фотографии поперечных сечений ступенек с ХОГФ слоями (а,б) и схемы поперечного сечения основных типов роста слоев на ступеньках при ХОГФ: (а) в большей и меньшей степени “неконформный”; (б) сильно “неконформный” с “разрывами материала”. Обозначения: 1-подложка; 2-проводник; 3-осажденный слой; 4-пустоты; 5–разрывы материала. Пустоты выделены стрелками.

            2.6.5. Контроль качества и оптимизация процессов ХОГФ.