LPCVD制备氮化硅薄膜工艺

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第26卷第2期嚣嚣Vo1．26No．22008年6月JICHENGDIANLUTONGXUNJun．2008LPCVD制备氮化硅薄膜工艺简崇玺(中国兵器工业第214研究所蚌埠233042)摘要氮化硅(si，N)薄膜具有许多优良特性，在半导体、微电子和MEMS领域应用广泛。本文简要介绍了利用CVD方法制备siN薄膜以及Si3N薄膜的特性，详细介绍了低压化学气相淀积(LowPressureChemiealVaporDeposition)LPCVD制备氮化硅的工艺。工艺制备中通过工艺参数的调整

2、使批量生产的淀积膜的均匀性达到技术要求。关键词氮化硅薄膜低压化学气相淀积温度1引言3LPCVD制备氮化硅工艺SiN薄膜具有对可动离子(Na+)阻挡能力3．1薄膜制备前的清洗强、结构致密、针孔密度小、呈疏水性、化学稳定性在工艺生产中，薄膜制备前的清洗将贯穿制好、介电常数大等优良特性，是一种在半导体、微备的全过程。如果衬底被污染，将会影响生长薄电子学和MEMS领域广泛应用的薄膜材料，大量膜的质量和性能，所以在制备前必须用硫酸、过氧应用于钝化、隔离、电容介质、结构材料等。由于化氢及氢氟酸等化学试剂，按照一定的比铡配合siN4薄膜的高硬度，高

3、可靠性，优良的抗腐蚀能成的溶液来清洗掉衬底上的微尘颗粒、有机残余力和高温稳定性以及高温抗氧化性，si3N薄膜在物和无机残余物等杂质，以确保衬底的洁净度。材料表面改性的技术领域也有广阔的应用前景。3．2薄膜制备流程本文旨在介绍siN的制备工艺及如何通过调整在实际的工艺加工中，装片时需要放置用来炉温等工艺参数使多片生产时淀积膜的均匀性达检验试验过程的光片作为陪片，陪片放在待加工到技术要求。片的中间位置，每24片正片需放一片陪片，石英舟两端的槽位由假片填充，在反应室内，硅片竖直2氮化硅薄膜的制备方法放在石英舟内且与气流方向垂直。LPCVD需

4、要si，N薄膜的制备可以用物理气相淀积用机械泵和罗茨泵将反应室的气压降低到7．5Pa(PVD)法，离子束增强淀积(IBED)法和化学气相以下，再根据待加工电路的工艺要求来确定淀积淀积(CVD)法。由于CVD法具有成膜速率快、台时间，LPCVD制备sN薄膜的淀积速率约25阶覆盖性能好、薄膜纯度高、残余应力小、附着力rim／rain～4．0nm／min。膜的均匀性与衬底表面大、致密性好等特点，因此CVD法成为siN薄温度的均匀性直接相关，温度控制为700～850膜的主要制备方法。CVD法中以常压化学气相℃，分为前端、主控和后端三端进行控制

5、，控温精淀积(APCVD)、低压化学气相淀积(LPCVD)、等度为4-l℃，在恒温区域内可生长出质量高、均匀离子增强化学气相淀积(PECVD)及光化学气相性好的Si。N薄膜。气体流量对淀积薄膜的均匀淀积(PCVD)为主要淀积方法。性及折射率有直接的影响，所以要通过工艺实验维普资讯http://www.cqvip.com第26卷第2期19来确定合适的气体流量。薄膜制备的主要工艺流程如图1所示。图1工艺流程图我们研制的Si3N薄膜达到的技术指标为：片内4工艺实验均匀性小于4。O％，片间均匀性小于4。O％，批问4。1工艺参数均匀性小于6O％

6、。根据淀积Si。N薄膜的颜色，本实验是利用THERMCO9000型低压化学气能够粗略估计出各片的厚度，但必须借助膜厚测相淀积(LPCVD)系统来制备Si。N薄膜，在设备试仪来精准的确定其实际厚度。进舟器的旋臂上放置3个石英舟，一号舟在靠近4．2实验结果分析炉门端，也是温控的前端，二号、三号舟依次往后4。2．1薄膜均匀性放，分别位于温控的主控与后端。每个石英舟可在上述工艺参数的基础上分批进行实验，主放24片硅片。制备方法中所采用的是高纯要从压力、流量、温度等工艺参数的改变而造成薄SilC1和NH在高温下发生的化学反应原理，膜淀积速率的改

7、变来进行实验，但最终淀积的薄Sil2CI2气体流量为20sccm，NH3气体流量为膜要达到技术指标。每批只需要改变一个工艺参45sccm，反应压力为27Pa。淀积温度约795℃～数，淀积完成后从每个舟中抽取两片进行膜厚测810℃，恒温区域温度控制为800℃。淀积时间根试，采用五点法，即基片中心点为1点，2、3、4、5据实验要求设为2O分钟。其化学反应式如下：点为十字型结构上离圆心2／3半径处的上、下、抽渔左、右四点。从测量结果中找出每片厚度的最大3蛐2C12+7NH3i3N4I+3NH4C1f+3HC1f+6H2f值与最小值，并根据测

8、量的五点值计算出每片的反应生成的sN淀积在硅片表面形成一层平均厚度，每批参数的变化情况及测量计算结果薄膜。微电子机械系统对sN薄膜的厚度和如表1所示：(片内、片间、批间)均匀性有一定的要求。目前表1工艺参数及膜厚测量表批