半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)(編輯修改稿)
2025-03-19 04:28 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 減小膜應(yīng)力，進(jìn)而改進(jìn)膜的完整性。摻雜會增加玻璃的抗吸水性。 PSG層還可以有效地固定離子雜質(zhì)。離子會吸附到磷原子上，因而不能通過 PSG層擴(kuò)散達(dá)到硅片表面。電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian SerdaCVD 淀積系統(tǒng)? CVD 設(shè)備設(shè)計– CVD 反應(yīng)器的加熱– CVD 反應(yīng)器的配置– CVD 反應(yīng)器的總結(jié)? 常壓 CVD（ APCVD ）? 低壓 CVD（ LPCVD）? 等離子體輔助 CVD? 等離子體增強(qiáng) CVD（ PECVD）? 高密度等離子體 CVD（ HDPCVD） 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian SerdaCVD 反應(yīng)器類型Figure 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian Serda各種類型 CVD 反應(yīng)器及其主要特點(diǎn)Table 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian Serda連續(xù)加工的 APCVD 反應(yīng)爐硅片膜反應(yīng)氣體 2反應(yīng)氣體 1惰性分隔氣體(a) 氣體注入類型N2反應(yīng)氣體加熱器N2 N2 N2N2 N2硅片(b) 通氣類型Figure 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian SerdaAPCVD TEOSO3改善后的臺階覆蓋Figure 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian Serda? 用 TEOS－ O3淀積 SiO2 TEOS是正硅酸乙脂。分子式為 Si(C2H5O4)，是一種液體。臭氧（ O3）包含三個氧原子，比氧氣有更強(qiáng)的反應(yīng)活性，因此，這步工藝可以不用等離子體，在低溫下（如 400℃ ）進(jìn)行，因?yàn)椴恍枰入x子體， O3就能是 TEOS分解，因此反應(yīng)可以在常壓（ APCVD,760托）或者亞常壓 (SACVD， 600托 )下。淀積的二氧化硅薄膜改善了臺階覆蓋輪廓，均勻性好，具有作為絕緣介質(zhì)優(yōu)異的電學(xué)特性。 優(yōu)點(diǎn) ：對于高的深寬比槽有良好的覆蓋填充能力。 缺點(diǎn) ： SiO2膜多孔，因而通常需要回流來去掉潮氣并增加膜密度。電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian SerdaPSG 回流后平坦化的表面回流后PSG回流前PSG金屬或多晶硅Figure 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian SerdaLPCVD 與 APCVD相比， LPCVD系統(tǒng)有更低的成本、更高的產(chǎn)量及更好的膜性能，因此應(yīng)用更為廣泛。為了獲得低壓，必須在中等真空度下阿（約 ～ 5托），反應(yīng)溫度一般在 300～ 900℃ ，常規(guī)的氧化爐設(shè)備就可以應(yīng)用。 LPCVD的反應(yīng)室通常是反應(yīng)速度限制的。在這種低壓條件下，反應(yīng)氣體的質(zhì)量傳輸不再限制反應(yīng)的速度。 不同于 APCVD的是， LPCVD反應(yīng)中的邊界層由于低壓的緣故，距離硅片表面更遠(yuǎn)（見下圖）。邊界層的分子密度低，使得進(jìn)入的氣體分子很容易通過這一層擴(kuò)散，是硅片表面接觸足夠的反應(yīng)氣體分子。一般來說， LPCVD具有優(yōu)良的臺階覆蓋能力。電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian Serda硅片表面的邊界層連續(xù)氣流淀積膜 硅襯底邊界層反應(yīng)物擴(kuò)散Figure 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian SerdaLPCVD Reaction Chamber for Deposition of Oxides, Nitrides, or Polysilicon三溫區(qū)加熱部件釘式熱電偶 (外部，控制 )壓力表抽氣至真空泵氣體入口熱電偶 (內(nèi)部 )Figure 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian Serda用 TEOS LPCVD 淀積氧化硅壓力控制器三溫區(qū)加熱器加熱器 TEOSN2 O2 真空泵氣流控制器LPCVD爐溫度控制器計算機(jī)終端工作接口爐溫控制器尾氣Figure 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian SerdaKey Reasons for the Use of Doped Polysilicon in the Gate Structure1. 通過摻雜可得到特定的電阻；2. 和二氧化硅優(yōu)良的界面特性；3. 和后續(xù)高溫工藝的兼容性；4. 比金屬電極（如 AI）更高的可靠性；5. 在陡峭的結(jié)構(gòu)上淀積的均勻性；6. 實(shí)現(xiàn)柵的自對準(zhǔn)工藝。 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian SerdaDoped Polysilicon as a Gate electrodep+ p+ p+n+n+n+Figure 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian Serda等離子體輔助 CVDCVD 過程中使用等離子體的好處1. 更低的工藝溫度 (250 – 450℃ )；2. 對高的深寬比間隙有好的填充能力 (用高密度等離子體 )；3. 淀積的膜對硅片有優(yōu)良的黏附能力；4. 高的淀積速率；5. 少的針孔和空洞，因?yàn)橛懈叩哪っ芏龋?. 工藝溫度低，因而應(yīng)用范圍廣。 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian Serda在等離子體輔助 CVD 中膜的形成PECVD 反應(yīng)室連續(xù)膜 8) 副產(chǎn)物 去除 1) 反應(yīng)物進(jìn) 入反應(yīng)室襯底 2) 電場使反 應(yīng)物分解 3) 薄膜初始 物形成 4) 初始物吸附 5) 初始物擴(kuò)散到襯底中 6) 表面反應(yīng) 7) 副產(chǎn)物的解 吸附作用排氣氣體傳送RF 發(fā)生器副產(chǎn)物電極電極RF 場Figure 電信學(xué)院微電子教研室半導(dǎo)體制造技術(shù)by Michael Quirk and Julian SerdaGeneral Schematic of PECVD for Deposition of Oxides, Nitrides, Silicon Oxynitride or TungstenProcess ga
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