硼磷硅玻璃（Boro-phospho-silicateGlass,BPSG）,即摻雜了硼和磷的二氧化硅作為第一層金屬前介電質(zhì)（PMD）以及金屬層間介電質(zhì)（IMD）在IC制造中有著廣泛的應用。二氧化硅原有的有序網(wǎng)絡結構由于硼磷雜質(zhì)（B2O3,P2O5）的加入而變得疏松,在高溫條件下某種程度上具有像液體一樣的流動能力（Reflow）。因此BPSG薄膜具有卓越的填孔能力,并且能夠提高整個硅片表面的平坦化,從而為光刻及后道工藝提供更大的工藝范圍。在0.18微米及更低節(jié)點
硼磷硅玻璃（Boro-phospho-sil
icate Glass, B
PSG）,即摻雜了硼和磷的二氧化硅作為第一層金屬前介電質(zhì)（
PMD）以及金屬層間介電質(zhì)（IMD）在IC制造中有著廣泛的應用。二氧化硅原有的有序網(wǎng)絡結構由于硼磷雜質(zhì)（B
2O
3,P
2O
5）的加入而變得疏松,在高溫條件下某種程度上具有像液體一樣的流動能力（Reflow）。因此BPSG薄膜具有卓越的填孔能力,并且能夠提高整個硅片表面的平坦化,從而為光刻及后道工藝提供更大的工藝范圍。
在0.18微米及更低節(jié)點技術中,隨著半導體器件尺寸的逐漸減小,PMD所要填充的孔洞寬度也越來越小,高寬比越來越大,填孔能力成為選用PMD薄膜的主要考慮參數(shù)。因此,BPSG薄膜在先進的半導體器件尤其是DRAM產(chǎn)品中主要作為PMD薄膜被廣泛應用。BPSG薄膜的制備方法有兩種,等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）和次大氣壓化學氣相沉積（SACVD）。盡管PE－BPSG薄膜具有沉積速度快,薄膜致密,均勻性好等一系列優(yōu)點,但由于SA－BPSG薄膜具有更為優(yōu)越的填孔能力, 這主要是因為PECVD工藝通常的壓力在
10Torr以下,而SACVD工藝壓力在
200-600Torr之間,分子的平均自由程更小,填孔能力更好,所以BPSG薄膜制備主要采用SACVD工藝方法。除此之外,SACVD是熱降解的工藝,沒有使用射頻所產(chǎn)生的等離子體,因而避免了等離子體引起的器件損傷。
制備SA－BPSG薄膜的原料主要有以下幾種液體及氣體,如表所示。
TEOS,
TEB以及TEPO在常溫下是液態(tài),需要經(jīng)過注射閥氣化,影響液體氣化的主要參數(shù)為注射閥溫度及載氣（氦氣,或者氦氣和氮氣的混合氣體）的流量和流速。反應氣體隨載氣進入反應腔后在高溫（～480℃）下發(fā)生熱分解與臭氧（O
3）分解生成的氧自由基在一定壓力（200
Torr-600
Torr）下反應生成BPSG薄膜。
在反應腔內(nèi)新生成的BPSG薄膜十分疏松,器件孔洞通常并沒有完全閉合,需要經(jīng)過退火工序,在高溫下（750-1100℃）,在通氮氣或蒸汽的環(huán)境中BPSG薄膜象液體一樣的流動,使孔洞完全閉合,同時薄膜結構更加致密。通過調(diào)節(jié)壓力以及O
3的濃度,可以調(diào)控BPSG薄膜的填孔能力。壓力越高,O
3濃度越高,填孔能力越好。目前比較先進的SA-BPSG薄膜工藝是采用兩步合成的方法(見圖)。第一步主要是為了獲得較好的填孔效果,采用較高壓力和較高的O
3濃度（600
Torr/
17％O
3濃度）以及較低氣體流量,這一步的沉積速度非常慢,可以是普通BPSG薄膜沉積速度的1/10;而第二步主要是為了提高生產(chǎn)量,而采用普通的BPSG薄膜工藝（200
Torr/12.5% O
3濃度）。
隨著半導體器件的尺寸越來越小,半導體器件所能承受的熱總量也越來越低。所以BPSG薄膜的退火溫度也隨之降低。 通過提高BPSG薄膜的硼磷雜質(zhì)濃度,可以有效的降低退火溫度。但是硼磷雜質(zhì)的濃度超過一定范圍,比如雜質(zhì)總含量占到重量百分比10％以上,雜質(zhì)就會不斷擴散析出,薄膜吸水性增強,造成嚴重的工藝問題,從而影響器件的性能。所以對于要求極低熱總量的工藝, SA-BPSG薄膜就不再適用于PMD。在65納米及以下技術中,目前替代SA-BPSG薄膜作為PMD的介電質(zhì)主要是高密度等離子體工藝制備的磷硅玻璃（HDP-PSG）以及HARP。HARP是應用材料公司新近推廣的一種無摻雜硅玻璃（USG）薄膜,在45納米以及32納米技術的
STI及PMD的研發(fā)中被廣泛采用。但SA-BPSG作為一種成熟的工藝在0.18微
