Low Temperature Silicon Nitride and Silicon Dioxide Film Processing by Inductively Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition

Abstract

High‐density plasma technology is becoming increasingly attractive for the deposition of dielectric films such as silicon nitride and silicon dioxide. In particular, inductively coupled plasma chemical vapor deposition (ICPCVD) offers a great advantage for low‐temperature processing over plasma‐enhanced chemical vapor deposition (PECVD) for a range of devices including compound semiconductors and magnetic heads. In this paper, the development of low temperature (<200°C) silicon nitride and silicon dioxide films utilizing ICP technology is discussed. The material properties of these films have been investigated as a function of ICP source power, radio‐frequency chuck power, chamber pressure, gas chemistry, and temperature. The ICPCVD films are compared to PECVD films in terms of wet etch rate, stress, and other film characteristics. Two different gas chemistries, SiH4/N2/normalAr and SiH4/NH3/normalHe , were explored for the deposition of ICPCVD silicon nitride. The ICPCVD silicon dioxide films were prepared from SiH4/O2/normalAr . The wet etch rates of both silicon nitride and silicon dioxide films are significantly lower than films prepared by conventional PECVD. This implies that ICPCVD films prepared at these low temperatures are of higher quality. The advanced ICPCVD technology can also be used for efficient void‐free filling of high aspect ratio (3:1) sub‐micrometer trenches. © 2000 The Electrochemical Society. All rights reserved.

Deposition of silicon nitride film at room temperature using a SiH4-NH3-N2 plasma

“…5, increasing the bias power increases the refractive index. A similar variation was noted in SiH 4 N 2 Ar 1) or SiH 4 NH 3 Ar plasma.…”

Низкотемпературное осаждение пленок SiN-=SUB=-x-=/SUB=- в индуктивно-связанной плазме SiH-=SUB=-4-=/SUB=-/Ar + N-=SUB=-2-=/SUB=- в условиях сильного разбавления силана аргоном

“…Это связано с увеличением степени ионизации азота и силана при повышении RF-мощности. Однако далее скорость осаждения посте-пенно снижается до 21.4 нм/мин (при 250 Вт) в резуль-тате бомбардирующего действия частиц Ar + аналогично зависимости, представленной в [7].…”

“…На наш взгляд, наиболее подходящим методом получе-ния пассивирующих слоев SiN x на завершающих стадиях формирования приборных структур является осажде-ние в индуктивно-связанной плазме ICPCVD (Inductive Coupling Plasma Chemical Vapor Deposition). Данный метод предполагает использовать индуктивно-связанный разряд в качестве источника плазмы высокой плотно-сти [7][8][9][10][11][12], что способствует снижению температуры осаждения до 150…”

“…Имеются работы, в которых показано, что добавка аргона в состав плазмы способствует получению морфологически более гладких пленок по сравнению с использованием чистого моносилана [7,10,11]. Есть сведения [12] о применении добавки аргона в процессе осаждения пленок нитрида кремния с целью улучшения их адгезионных свойств.…”

Advanced Plasma Processing: Etching, Deposition, and Wafer Bonding Techniques for Semiconductor Applications

“…A unique advantage of ICP-CVD reactors over PECVD is that both the ion density and the ion flux can be independently controlled. In this case, the ICP power changes the ion density while the forward power controls the ion flux (Lee et al, 2000). This provides another method for tuning film parameters such as optical index, deposition rate, and density.…”