銅金屬化過程中，氮化硅薄層通常作為金屬層間電介質層（IMD）的密封層和刻蝕停止層。而厚的氮化硅則用于作為IC芯片的鈍化保護電介質層（Passivation Dielectric, PD）。下圖顯示了氮化硅在銅芯片中作為金屬沉積前的電介質層（PMD）、金屬層間電介質層（IMD）和鈍化保護電介質層（PD）的應用情況。

第一次鋁合金金屬層沉積完成后，晶圓就不能在超過450攝氏度的溫度下進行任何工藝操作，所以大多數金屬層間電介質（IMD）和鈍化保護電介質（PD）的氮化硅沉積過程都在400攝氏度左右的溫度下通過等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）進行薄膜生長。PECVD可以在相對低的溫度下獲得高的沉積速率，這是由于等離子體產生的自由基將在很大程度上增加化學反應速率。PECVD工藝將在后面討論。

與PECVD生長的氮化硅相比，LPCVD生長的氮化硅薄膜具有好的質量及較少的含氫量，因此LPCVD工藝被廣泛用于沉積局部氧化的氮化硅、淺溝槽隔離氮化硅、空間層氮化硅，以及金屬沉積前電介質層（PMD）氮化硅阻擋層。此外，LPCVD氮化硅工藝不容易產生等離子體所引起的元器件損壞問題，這一點在PECVD工藝中無法避免。LPCVD工藝通常會使用帶有真空系統的高溫爐（見下圖）。利用二氯硅烷（SiH2Cl2）和氨氣（NH3）在700?800攝氏度的溫度下發生化學反應，便可以形成氮化硅沉積。化學反應式可以表示為：

3SiH2Cl2?+4NH3?->Si3N4?+6HC1 +6H2

利用硅烷（SiH4）和氨氣（NH3）在900攝氏度左右產生化學反應也可以形成氮化硅沉積，化學反應式可寫成：

3SiH4?+4NH3->Si3N4?+12H2

工藝過程如下：

?載入晶圓

?保持穩定的氮氣氣流和反應室溫度，升高晶圓塔架

?關閉氮氣，抽真空將反應室氣壓降低到基本氣壓

?重新注入氮氣以穩定晶圓溫度

?關閉氮氣并將氣壓降到基本氣壓

?注入氮氣和氨氣以提升并穩定氣壓

?關閉氮氣并打開二氯硅烷以進行氮化硅沉積

?關閉所有的氣流，將反應室氣壓降到基本氣壓

?重新注入氮氣到反應室，將壓力提高到一個大氣壓

?氮氣氣流下，降低晶圓塔架并卸載晶圓

氮化硅LPCVD工藝流程如下圖所示。

以DCS為主的氮化硅LPCVD過程可能形成的副產品之一就是固體氯化氨（NH4C1）,它將造成微粒污染損傷真空泵。研究的結果表示最有可能取代它的材料就是二三丁基氨硅烷或BTBAS,它是一種沸點為164攝氏度的液體。在550?600攝氏度之間，這種液體將會和氨氣反應形成均勻的氮化硅薄膜沉積，這種薄膜具有 高的質量和好的階梯覆蓋，而且不會造成氯化鉉污染。

01快速加熱工藝（RTP）系統

高溫爐是一種批量工具，一次能處理數百片晶圓。由于熱容量很大，所以反應爐管或反應室的溫度只能緩慢升高或降低。RTP是一種單晶圓工藝，能夠以75攝氏度/S?200攝氏度/S的速率升溫。離子注入退火、硅化物退火和超薄二氧化硅層生長都使用RTP系統。

RTP系統一般都具有一個石英反應室和許多石英件，加熱的元件是一個鹵素燈，能利用紅外線（IR）輻射產生密集的熱量，晶圓的溫度可以由紅外線高溫計準確測量。下圖是RTP系統的一種類型。

RTP系統中上、下兩邊的燈垂直放置，為了使紅外線輻射能夠均勻加熱晶圓。晶圓溫度由高溫計監測后，再通過鎢鹵素燈管的功率反饋控制。下圖顯示了RTP系統中的燈管排列情況。

另一種RTP系統是將加熱燈管設在蜂巢式結構的鍍金燈室中（見下圖）。鍍金燈室能增強功率的傳遞效率，加熱過程中不斷轉動晶圓以增強加熱的均勻性。整個晶圓的溫度由數個高溫計監測，它們能將監測的信息反饋并控制各加熱區的鎢鹵素燈的加熱功率，進而準確、均勻地對晶圓加熱。

審核編輯：湯梓紅