CVD工艺简介CVD工艺简介.doc

.1?LPCVD（低压CVD） ?LPCVD?工艺简介 ?LPCVD（Low?Pressure?Chemical?Vapor?Deposition?）：低压气相淀积，是在27-270Pa的反应压力下进行的化学气相淀积。它的特点是：膜的质量和均匀性好，产量高，成本低，易于实现自动化。 ?一般工艺流程：装片——进舟——对反应室抽真空——检查设备是否正常——充N2吹扫并升温——再抽真 空——保持压力稳定后开始淀积——关闭所有工艺气体，重新抽真空——回冲N2到常压——出炉。 ?Si3N4? ?????LP?Si3N4在工艺中主要作为局部氧化的掩蔽膜，电容的介质膜等。工艺最常用的隔离技术就是LOCOS化），它以氮化硅为掩膜实现了硅的选择氧化，在这种工艺中除了形成有源晶体管的区域外，其他所有重掺杂硅区上均生长一层 厚的氧化层，该厚氧化层通常称为场氧。在工艺中我们通常使用的气体是：NH3+?DCS（SiH2Cl2）。这两种气体的反应生成的Si3N4质量高，副产物少，膜厚均匀性极佳，而且是气体源便于精确控制流量，是目前国内外普遍采用的方法。 ? 反应式：?3SiH2Cl2?+?4NH3?=?Si3N4?+?6HCl?+?6H23在过量的情况下，HCl与NH3继续反应：? ?HCl+?NH3?=?NH4Cl? ???????? 合并为：?10NH3+?3SiH2Cl2?=?Si3N4?+?6H2?+?6NH4Cl? ?目前我们生产使用的温度是780，压力为375mt。 ? 在VLSL工艺中，由于沿器件有源区方向上的场氧侵蚀和场注入杂质的横向扩散，使得LOCOS工艺受到很大的限制，场氧的横向侵蚀使LOCOS氧化层和栅氧的交界面形成类似鸟嘴的结构，随着工艺条宽的不断减少，鸟嘴的大小必须加以控制，而SI3N4与硅之间的应力很大，为了避免对硅表面的应力损伤，在硅表面与SI3N4膜之间插入一层薄的SIO2作为应力缓冲层。因此我们常用的方法是通过改变SIN与二氧的厚度比来减少鸟嘴大小，其中鸟头的高度和鸟嘴的宽度与SI3N4的厚度成反比，与应力缓冲层SIO2的厚度成正比。一般来说该比例越大，鸟嘴越小，但比例过大又影响到硅岛侧壁和表面的缺陷密度而引起漏 电等不良后果。处于不同工艺要求的考虑，不同公司有各自的做法。我们公司最常用的搭配有：200A的氧化层+?1175A?SIN和?400A的氧化层?+?1500A?SIN，还有很多其他减少鸟嘴大小的办法，例如隔离槽填充等。 ?? 二、低压淀积多晶硅（LPPOLY） ?20世纪60年代作为初期生产的铝栅MOSFET，它的速度，集成度，电源电压，与双极电路的兼容性都已无法满足应用的需要，因此开始使用多晶硅薄膜作为自对准?来越广，如用于差值氧化以简化工艺流程；用于负载电阻以缩小电路单元等等。 ?多晶硅薄膜的特性： ? a．多晶硅薄膜的物理和机械特性：多晶硅的结构与掺杂剂或杂质，淀积温度及随后的热处理等因素有密切关系。 低于575所淀积的硅是无定形非晶硅；高于625淀积的硅是多晶，具有针状结构；当非晶或针状结构多晶硅经高温退火后，会产生结晶，同时晶粒要长大。多晶硅的晶粒大小与生长温度，多晶硅膜厚及掺杂情况有关。在600-650℃之间淀积的多晶硅，具有针状结构，晶粒尺寸在0.03至0.3UM之间，具有{110}晶向。多晶硅的腐蚀速率及热氧化速率与掺杂剂浓度有关，腐蚀及氧化的反应速率由掺杂多晶硅的表面自由载流子浓度有关。 ? b．多晶硅薄膜的电学性质：多晶硅的电阻率或薄层电阻随淀积温度的增加而降低。多晶硅的电阻率随厚度增加而明显减少，而外延单晶硅的电阻率与厚度无关。 ????? 多晶的淀积：? 600℃-700℃ 化学反应式为： SiH4-------------??Si?+?2H2? ? 影响淀积的主要工艺参量是温度，硅烷流量及反应压力。 ? ????????? ? 目前 VTR-2 和 C-3 设备上淀积多晶的条件： ? a. ? 淀积温度：由于 LPPOLY 的淀积温度限制在 600 -650 ℃之间，因为温度过高，气相反应会生成粗糙， 疏松的沉积物，并可能由于硅烷的输送不足，使淀积不均匀。在温度低于 600 时形成的为无定形硅。 多晶膜厚随温度的变化较敏感， VTR-2 上每变化 1 膜厚约变化 100A 左右。生长速率约 94A/min 。 C-3 上三温区的淀积速率都为 620 ，温度每变化 1 膜厚约变化 70-80A ，淀积速率约 70A/min 。 ? b. ? SiH4 流量： 多晶硅的淀积速率随 SiH4 流量的增加而增加， 但通常不是硅烷流量的线性函数。 这种性质 SiH4 浓度过高时，容易出现气相成核，这就限制 了硅烷浓度和淀积速率的提高。目前我们淀积多晶硅所使用的是 100% 的 S