BPSG硼磷硅玻璃 和 PSG磷硅玻璃有什么差别?应用?

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发问者:小鱼
BPSG硼磷硅玻璃 和 PSG磷硅玻璃有什么差别 分别应用在什么地方上?


回答者:施@@小宇+成程钢化玻璃

硼磷硅玻璃(boro-phospho-silicate-glass,BPSG):
这是一种掺硼的SiO2玻璃。可采用CVD方法(SiH4+O2+PH3+B2H6,400oC~450oC)来制备。BPSG与PSG(磷硅玻璃)一样,在高温下的流动性较好,广泛用作为半导体芯片表面平坦性好的层间绝缘膜。

PSG和BPSGPSG要求的回流温度很高大约1100℃,高温处理容易一起杂志浓度在扩散和硅片变形,以往PSG增加P的含量可以降低回流温度,但是P的含量增加会影响膜的稳定性和可靠性。因此出现了掺B的BPSG来代替PSG,其中B的作用是降低回流温度,P主要是起抗离子的作用(主要是Na离子)。回流温度随B的增加而下降。但B的含量增加使抗潮能力减弱,因此B的含量要适当。一般BPSG中,B和P各占4%。回流温度降到了800~950℃,由于P含量的降低可减小PSG膜中吸潮後生成H3PO4对Al的腐蚀,又改善了台阶梯度。


为了提高结构释放时二氧化硅牺牲层的蚀刻速率,通常在沈积二氧化硅时,会同时掺杂磷,形成磷玻璃(PSG),或掺杂磷与硼,形成硼磷玻璃(BPSG),而磷或硼的掺杂还可降低应力与热流温度(reflow at 700℃~1000℃ ) (平坦化制程)。借由增加磷的含量(通常在6~8wt%以内),以加快磷玻璃的蚀刻速率。若磷的含量过高,反而容易因吸收空气中的水气,在磷玻璃表面形成小液滴外观的磷酸,腐蚀其它结构材料,如铝。而此现象在磷含量于6~8wt%以内时,可以沈积500A未掺质(undoped)的二氧化硅在磷玻璃表面来防止。必须注意的是,由于磷玻璃在后续高温制程中会产生收缩现象,所以在沈积结构层之前,最好先行对磷玻璃进行热处理(850℃ ,30min),使磷玻璃预先收缩(pre-shrink),降低应力,否则可能造成磷玻璃与结构层间的剥离。


请问何谓半导体?
一般说来,材料依电流的传导能力可分为非导体(绝缘体)与导体,前者例如玻璃,后者例如金属,如果我们以电子在物质内运动所受到的阻碍程度大小(以电阻值表示,一般用欧姆-公分为单位)来比喻,铝在室温下的电阻值为2.5x10E-6 -cm,而玻璃则为无限大,之所以会有这种现象是因为物质内部电子分布在不同的能量范围(能带,energy band)内, 可让电子自由移动的能带称为电导带(conduction band),除非电导带内有电子活动,物质将无法经由电子来传导电流,其它能带的电子必须克服能量障碍跃升至电导带,方可成为导电电子,非导体即因这能量障碍太大,电子无法跳跃至电导带,以至成为绝缘体;至于半导体(semiconductor),其能量障碍不是很大,介于非导体与导体之间,在高温或适量地加入一些可减小能量障碍的元素,如硼或磷,便可减小电阻值,成为导电体,例如于每一立方公分硅晶体内加入1E18颗磷原子,硅晶体的电阻值即可由2.3E5 -cm降至4xE-3 -cm,当加入硼时,我们称之为正(p)型半导体,加入磷或砷,称之为负(n)型半导体,前者增加了半导体内的电洞(hole,电洞亦可导电),后者增加了电子,详细的解释与应用请参考各类半导体入门书籍。


为什么硼是半导体工业的重要材料
硼原子是属于周期表中IIIA族的元素,其带有三个价电子;而硅为第IV族元素, 其带有四个价电子。因此,当硼被掺杂在硅时,其周围键结将形成1个电洞,当硼 浓度高于硅的本徵浓度(背景浓度)时,硅半导体将形成以电洞传导为主的P型半导 体。因此,凡制程中需要让硅具有P型半导体特性的,就必须掺杂硼。所以,硼可 说是半导体工业的重要材料。