沉積刻蝕比=總沉積速率/刻蝕速率=(凈沉積速率+刻蝕速率)/刻蝕速率實現(xiàn)對間隙的無孔填充的理想條件是在整個沉積過程中始終保持間隙的頂部開放,JM38510/20302BCA以使反應(yīng)物能進人間隙從底部開始填充,也就是說,我們希望在間隙的拐角處沉積刻蝕比為即凈沉積速率為零。對于給定的間隙來說,由于HDP CVD工藝通常以⒏H4作為絕緣介質(zhì)中Sl的來源,而SiH1解離產(chǎn)生的等離子體對硅片表面具有很強的化學(xué)吸附性,導(dǎo)致總沉積速率在間隙的各個部位各向異性,在間隙拐角處的總沉積速率總是大于在間隙底部和頂部的總沉積速率;另外,刻蝕速率隨著濺射離子對于問隙表面人射角的不同而改變,最大的刻蝕速率產(chǎn)生于45~70之間,正好也是處于間隙拐角處,因此需要優(yōu)化沉積刻蝕比來得到最好的填充效果。圖4.16即是HDP CVD工藝在不同沉積刻蝕比下對間隙填充情況的示意圖。要得到優(yōu)化的沉積刻蝕比,最主要的影響因素包括反應(yīng)氣體流量、射頻(包括電感耦合和偏壓)的功率、硅片溫度、反應(yīng)腔壓力等。

   另外,在HDP CVD中的物理轟擊遵循碰撞中的動量守恒原理,因此被濺射出的物質(zhì)存在一定角度。隨著溝槽開口尺寸變小,當轟擊離子質(zhì)量較大時,被轟擊掉的部分會有足夠的能量重新沉積到溝槽側(cè)壁另一側(cè)某一角度處,使得這些地方薄膜堆積,過多的堆積將會造成溝槽頂部在沒有完全填充前過快封口。隨著器件尺減小,填充能力的挑戰(zhàn)越來越大。為了減少物理轟擊造成的再沉積,HDP中的轟擊氣體主要經(jīng)歷了Ar→O2→He→H2的變化,通過降低轟擊原子的質(zhì)量來改善再沉積引起的填充問題。但是僅僅通過轟擊物質(zhì)的改變,溝槽填充能力的改善是有限的。