第3章 HDPCVD技术的应用
一步反映膜中的成分及化学键情况。一般测试折射率使用的是KLA-tencor公司的F5X进行测试。折射系数测试原理如图：
图测试原理及计算方法:
图3-4给出了大多数介电薄膜的折射率分布范围。从图可知，薄膜里的硅含量越高，折射率越大，繁殖，折射率越小。
图3-4介电薄膜折射率分布范围
3）、氟的含量F（%）
衡量氟硅玻璃的一个重要参数是氟的含量，它直接影响到氟硅玻璃的介电常数和其他特性。一般采用FTIR对Si-F键进行分析和确定。
4)、湿法刻蚀速率
表征于理想化学配比的接近程度、晶格结构的完整程度的一个重要参数是刻蚀速率。通常的PEOxide，PEFSG，HDPSG都需要通过监测湿法刻蚀速率来保证薄膜的性质基本稳定，本文使用的是HF计算薄膜湿法刻蚀速率:
Wetech rate=(Thick before wetetch- Thick before wetetch)/Wetetch time 5）、应力
应力度硅片制程影响非常大，叠层结构的应力匹配问题，硅片弯曲度对受热的影响都与应力有关，严重时会导致碎片。应力包括压应力和张应力两种。压应力是负的，张
第3章 HDPCVD技术的应用
应力是正的，一般是采用KLA公司的FLX-5400进行应力测量。原理是通过测量薄膜厚度得到有关为t的值，嘉定镀膜前后曲率半径Rbefore和Rafter，并根据晶圆基片的杨氏模量E，基片厚度h，基片泊松比v就可以计算出薄膜的应力，公式如下:
Eh211Stess= (-) (公式3.3)
1??6tRafterRbefore6）、淀积刻蚀比
参照前一节HDPCVD的介绍 3.4 HDPCVD工艺中的两个问题
在特征尺寸持续减小时，HDPCVD工艺主要遇到两个问题：一是在前段STI中，深宽比的持续增加给HDP间隙填充能力带来挑战，在一些0.13um产品中，技术人员发现了经过STIHDP制程，在SIN REMOVE之后，STI原本填充作为绝缘层二氧化硅表面，出现了不规则的空洞，这些不规则的空洞很容易导致后续制程中作为导体的的多晶硅残留其内，而使本应相互隔离的NMOS和PMOS连接导通，使得STI失去原有的绝缘作用。二是在后端IMD中，在淀积完HDP后，互联铝线出现了电浆损伤和空洞，导致金属线变细甚至断裂。
第4章 HDPCVD设备的结构及维护
第4章 HDPCVD设备的结构及维护
4.1 HDPCVD设备的结构
在HDCVD工艺中，薄膜淀积主要使用美国应用材料公司（AppliedMaterials）生产的CenturaUltima和美国诺发公司（Novellus）生产的Speed两种类型的机台。业内价位流行的是CenturaUltima，因此，本文主要从CenturaUltima机台基础上介绍HDP工艺。
图4-1 CenturaUltima机台结构图
薄膜制备设备CenturaUltima主要有一下几个部分构成：反应腔体、射频发生装置，氦气冷却系统，气体分配系统，压力控制系统，真空装置下面分别介绍每个装置的作用:
1)、反应腔体，它的作用是提供反应场所。主要包括陶瓷圆顶，铝制腔体。陶瓷圆顶位于反应腔的顶部，起到防止等离子体损伤，改善淀积的速率和成膜的均匀性，并粘附一定的反应产物以减少缺陷。
2)、射频(RF)发生装置是用来产生高能量将气体解离成等离子体的。主要 分为离子解离射频发生装置(SourceRF)和偏置射频发生装置(BiasRF)。SourceRF的作用是将流入反应腔体内的气体解离成高密度的电浆，biasRF施加于硅片，推动高能粒子并直接接触到硅片表面。
3)、氦气冷却系统，主要有静电卡盘和氦气管路两个部分。作用有两点，第一是固定薄膜淀积对象，因为只有将淀积对象在真空中固定才能对其进行淀积。电极通电后在电极表层凸起的点附近聚集了电荷，同时在硅片的背面产生了异性电荷，从而可以利用约翰生-拉别克(Johnsen-Rahbeck)效应令硅片被吸附。电极通入高压单元的静电将硅片吸附的同时，氦气冷却系统会在硅片与电极之间流入氦气使硅片被吹起并冷却，当约翰生-拉别克效应和氦气吹力平衡时硅片的位置就相对固定了。第二个作用是使等离子体加
第4章 HDPCVD设备的结构及维护
速，应用高压单元在硅片背面产生电荷，吸引等离子体中分子量较大的离子团(如氩)对硅片表面进行轰击，从而达到了物理蚀刻的效果。
4)、气体分配系统，它是指气体进入反应腔室的过程。各种气体经厂务供气系统分别到达了机台端，又经过各式开关、压力计、流量控制器等装置后开始汇合至反应腔，然后从反应腔通过喷嘴进入腔室。CenturaUltima气体系统的优点是气体容易解离，流量可以精确控制，而且进入反应腔体之前气体互不干扰，这是由于从气体喷嘴到硅片表面还有很长的一段距离，便于强电场对等离子体进行加速。
5)、压力控制系统，HDPCVD工艺对薄膜淀积压力是很敏感的。一般情况下制程对压力的要求会达到10mT以下，因此需要精确的压力控制系统。压力控制系统的最主要装置是蝶形阀门，阀门由精确的步进电机驱动的，阀门90度的转动范围由步进电机分800步控制，步进电机根据比例积分微分调节器PID调整阀件和强大的真空系统构成了压力控制系统。压力控制系统在工作时蝶形阀会先按照预先的设置达到接近的步骤，然后根据反应腔室的实际压力和压力计的反馈，由PID控制系统自动进行控制。
6)、真空装置，等离子体是在真空条件下产生的，反应腔配备强大的真空系统CenturaUltima采用了两级的真空系统，先由干泵先粗抽到100mT左右，再用分子泵进行细抽并排气给干泵以使反应腔达到1mT的数量级。
4.2 HDPCVD设备的维护
自80年代初开始，化学汽相淀积简称CVD工艺及其专用设备，在我国半导体器件制造工业中逐渐推广使用。多种CVD设备，包括LPCVD氮化硅/多晶硅，LPCVD钨，CVD铝，PECVD氧化硅、氮化硅、非晶硅等设备，由国内多家工厂生产制造，也有先后从国外引进的。CVD设备有钟罩平板人，也有电阻炉加热卧式。CVD设备使用的单位愈来愈多。这许许多多CVD设备，在使用多年后，大多数设备到了应该进行技术性全面大修阶段。正确地操作、使用、是保证CVD设备正常运转的关键，现通过下面6个方面做简要说明。
1、保持CVD设备的真空系统长期处于真空状态
保持设备真空系统长期处于真空状态，这一点在国外比较容易做到。在国外CVD设备是始终开着的，不关电源，而在国内做不到，设备经常关电停机。但不管国内情况不同于国外情形，CVD设备操作人员，每做完一次工艺实验应该立即将设备抽干净，尽量把反应残余气体全部抽除，抽的时间愈长愈好。对于暂时不用的CVD设备，也要
