基于PECVD的TSV深孔绝缘层沉积工艺优化

发布时间：2021-08-25 23:54

　　研究了基于等离子体增强化学气相沉积（PECVD）法的硅通孔（TSV）中（孔径5μm,深宽比10∶1）二氧化硅（SiO2）薄膜的生长技术。分析了低频功率、腔室压力和分步沉积次数对TSV深孔SiO2膜层覆盖率的影响。实验结果表明,深孔内底部的膜层覆盖率最高,孔内拐角处的膜层覆盖率最低。在低频功率为300 W、腔室压力为1.6 Torr （1 Torr=133.3 Pa）、分步沉积8次时,孔内最薄处的拐角覆盖率由2.23%提高到了4.88%,有效提高了膜层的覆盖率。最后,对膜层的击穿电压、漏电流、表面应力和沉积速率进行了检测,结果表明在保证膜层电性能基础上,将深孔SiO2薄膜的沉积速率提高到了480.075 nm/min。 

【文章来源】：微纳电子技术. 2020,57(06)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

PECVD沉积SiO2薄膜的原理示意图

图2为低频功率与孔内SiO2膜层覆盖率的关系。从图2可以很明显地看出孔内底部的膜层覆盖率最高，孔内侧壁的膜层覆盖率次之，孔内拐角的膜层覆盖率最低。随着低频功率的增大，孔内侧壁膜层覆盖率逐渐增大；孔内拐角处膜层覆盖率略微减小；孔内底部膜层覆盖率先减小后增大，整体呈减小趋势。适当地降低低频功率，使等离子体的离化程度变高，离子轰击的效应更加明显，离子所带的能量增大，使其越过孔口，更多地淀积在孔内拐角和孔内底部的位置。2.2 腔室压力对TSV中SiO2膜层覆盖率的影响

图3为腔室压力（1 Torr=133.3 Pa）与孔内SiO2膜层覆盖率的关系。从图3可以看出，孔内底部的覆盖率最高，孔内拐角的覆盖率最低。随着腔室压力的升高，孔内侧壁覆盖率先增大，之后减小；孔内拐角覆盖率稍微降低；孔内底部覆盖率整体呈减小趋势。腔室压力越低，单位体积内的气体分子数越少，气体分子间的相互碰撞频率减小，使得衬底表面的反应速率降低，但分子的平均自由程同时也增大，分子所具有的能量相应增加，所以更容易扩散到深孔中。2.3 分步沉积次数对TSV中SiO2膜层覆盖率的影响


本文编号：3363114