沉积刻蚀比=总沉积速率/刻蚀速率=(净沉积速率+刻蚀速率)/刻蚀速率实现对间隙的无孔填充的理想条件是在整个沉积过程中始终保持间隙的顶部开放,JM38510/20302BCA以使反应物能进人间隙从底部开始填充,也就是说,我们希望在间隙的拐角处沉积刻蚀比为即净沉积速率为零。对于给定的间隙来说,由于HDP CVD工艺通常以⒏H4作为绝缘介质中Sl的来源,而SiH1解离产生的等离子体对硅片表面具有很强的化学吸附性,导致总沉积速率在间隙的各个部位各向异性,在间隙拐角处的总沉积速率总是大于在间隙底部和顶部的总沉积速率;另外,刻蚀速率随着溅射离子对于问隙表面人射角的不同而改变,最大的刻蚀速率产生于45~70之间,正好也是处于间隙拐角处,因此需要优化沉积刻蚀比来得到最好的填充效果。图4.16即是HDP CVD工艺在不同沉积刻蚀比下对间隙填充情况的示意图。要得到优化的沉积刻蚀比,最主要的影响因素包括反应气体流量、射频(包括电感耦合和偏压)的功率、硅片温度、反应腔压力等。

   另外,在HDP CVD中的物理轰击遵循碰撞中的动量守恒原理,因此被溅射出的物质存在一定角度。随着沟槽开口尺寸变小,当轰击离子质量较大时,被轰击掉的部分会有足够的能量重新沉积到沟槽侧壁另一侧某一角度处,使得这些地方薄膜堆积,过多的堆积将会造成沟槽顶部在没有完全填充前过快封口。随着器件尺减小,填充能力的挑战越来越大。为了减少物理轰击造成的再沉积,HDP中的轰击气体主要经历了Ar→O2→He→H2的变化,通过降低轰击原子的质量来改善再沉积引起的填充问题。但是仅仅通过轰击物质的改变,沟槽填充能力的改善是有限的。