16、多层金属化中的平面化与光刻蚀刻技术解析

多层金属化中的平面化与光刻蚀刻技术解析

1. 平面化技术

在半导体制造中，平面化技术对于多层金属化结构的形成至关重要。以下将详细介绍几种常见的平面化技术及其特点。

1.1 BPSG沉积 - 流动序列的变化

• 流动与再流动（Flow and Reflow）
  • 流动退火（Flow - anneal）的作用是熔化沉积的薄膜，使其表面变得平整。而再流动退火（Reflow anneal）则是在流动退火之后，且在玻璃层中蚀刻出接触孔之后进行的第二次退火。
  • 再流动退火会使BPSG重新熔化，接触孔在表面张力的作用下形成光滑的圆形。当相邻接触孔之间的横向间距相对于BPSG厚度较大时，能得到理想的轮廓，有利于后续金属沉积时的台阶覆盖和填充。但当横向间距较小时，玻璃会形成小半径的圆形，可能导致接触孔轮廓不理想，并且暴露的硅表面容易受到损伤，如硼或磷的自掺杂以及氧化等。尽管接触孔再流动已不常用，但“再流动”这一术语仍广泛使用，且常被错误地用于指代流动退火（接触蚀刻前）过程。
• 厚膜的流动与回蚀（Flow and Etchback of Thick Films）
  • 相对于底层台阶高度较厚的薄膜在流动时遇到的阻力比薄的薄膜小。在基本的BPSG流动平面化方案中，薄膜沉积并流动后进行接触图案化，其厚度通常不超过5000 - 8000 Å，以确保蚀刻的接触孔具有较小的纵横比，利于后续金属沉积。
  • 若沉积的BPSG薄膜在这个厚度范围内，底层台阶会对玻璃流动产生较大