大多數的印象中,介質層的制作一般是CVD或PVD。難道氧化硅也能旋涂?聽上去讓人不可思議。從平坦化技術到多層互連,再到先進的低k值和高k值應用,SOD材料都扮演著不可或缺的角色。
什么是SOD?
SOD(Spin-On Dielectric),顧名思義,是利用旋涂的方法進行介質層制作的技術。一般是將液態絕緣材料涂在晶圓上,然后通過旋轉晶圓來形成一個均勻的薄膜。旋轉過程中,多余的材料會被甩出。隨后,該薄膜經過烘烤處理以固化并最終形成絕緣介質層。SOD的形成過程類似于勻膠工藝。
SOD的種類有哪些?
1.SiO2:主要用作電介質或作為填充材料。 2.低k材料:聚酰亞胺,有機硅等 3.高k材料:鈦酸鋇鍶BST,鋯鈦酸鉛PZT等 4.有機材料:基于有機聚合物的SOD,如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
SOD的優勢在哪里?
1.成本&效率優勢 一般沉積會選用CVD,PVD,或ALD等。這些設備和材料的成本十分昂貴,而SOD技術所需要的僅僅是旋涂機臺與烘箱等比較簡單的設備。且SOD通過旋涂的方式進行生長薄膜的速率極高,遠遠大于干法鍍膜的速率,具有極高的晶圓吞吐量。 2.填充能力優勢 SOD擁有絕佳的填洞能力及局部平坦化效果。SOD的流動性特點使其能夠輕松滲透到細微的空隙中,能在空隙中形成極薄的絕緣層,為芯片提供完美的覆蓋。
3.低溫制程優勢 如果是用淀積溫度較低的PECVD,其生成介質層的溫度普遍在300-450攝氏度之間,對于一些溫度敏感的器件,這么高的溫度無疑是致命的。但是SOD則只需要在近于常溫的環境中旋涂,這對于降低熱應力有很大的幫助,與其他工藝的兼容性更強。
SOD的劣勢?
講完了SOD的優勢,那么它與CVD相比也有一些不足: 薄膜質量:雖然SOD薄膜可以滿足許多應用的要求,但其電性和物理特性一般不如CVD制作的薄膜。此外,高溫穩定性與均勻性稍差。
怎么選擇SOD或CVD工藝?
如果需要高質量、均勻厚度的介質薄膜,并且不擔心成本,那么CVD可能是更好的選擇。如果需要填充高深寬比的結構,并且關心成本效益,那么SOD可能更為合適。
SOD的旋涂材料是什么樣的?
以氧化硅為例,旋涂的材料是熔融后的氧化硅嗎? 當然不是,氧化硅的熔點一般在1700℃,但是SOD的旋涂在常溫下進行,因此在常溫下,旋涂的材料是液態的,且在烘烤后能形成氧化硅介質層。 以某款氧化硅 SOD產品為例:它是一種基于β-氯乙基倍半硅氧烷的甲氧基丙醇溶液。通過浸涂或旋涂應用提供耐熱氧化硅介電層。
顏色: 透明 介電常數:3.2-3.6 折射率:未固化膜:1.51,固化膜:2.1-2.2 形式:溶液 固體:14-16% 密度:0.96克/立方厘米 粘度:3-5 cSt 閃點:35℃ 保質期:在密封容器中低于 5℃保存時長為六個月。
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原文標題:旋涂絕緣介質(SOD)是什么?
文章出處:【微信號:bdtdsj,微信公眾號:中科院半導體所】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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