LPCVD 多晶硅的形貌和结构的研究
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lpcvd多晶硅生产工艺流程英文回答:Low-Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD) Polysilicon Fabrication Process.LPCVD is a thin-film deposition technique used tocreate polycrystalline silicon (polysilicon) layers on semiconductor substrates. The process involves the chemical reaction of silane gas (SiH4) with oxygen in a vacuum chamber at low pressure. The following is an overview ofthe LPCVD polysilicon production process:1. Substrate Preparation: The substrate, typically a silicon wafer, is cleaned to remove any contaminants. Athin layer of silicon dioxide (SiO2) may be deposited onthe substrate to improve adhesion and prevent contamination.2. LPCVD Reactor: The substrate is placed in an LPCVD reactor, which is a vacuum chamber equipped with gas inlets,a heater, and a gas exhaust.3. Gas Introduction: Silane gas (SiH4) and oxygen (O2) are introduced into the reactor. The flow rates of these gases are carefully controlled to achieve the desired stoichiometry of the polysilicon film.4. Chemical Reaction: Inside the reactor, the silane and oxygen gases react to form silicon atoms and hydrogen gas according to the following chemical equation: SiH4 + O2 → Si + 2H2.5. Film Deposition: The silicon atoms condense on the substrate surface, forming a polycrystalline silicon film. The thickness and properties of the polysilicon film are controlled by the deposition time, temperature, and gas flow rates.6. Post-Deposition Treatment: After deposition, the polysilicon film may undergo additional processing steps, such as annealing or doping, to improve its electrical and physical properties.中文回答:LPCVD多晶硅生产工艺流程。
LPCVD制备微晶硅薄膜及热处理工艺袁媛(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨150001)摘要:试验采用低压化学气相沉积(LPCVD)方法在单抛n型(100)4寸硅片上沉积微晶硅薄膜,沉积薄膜前用湿氧氧化法在硅片表面氧化SiO2层作为扩散阻挡层。
用普通氧化铝管式炉加热处理制成的微晶硅薄膜制备多晶硅薄膜。
选取了650℃、800℃、950℃及1100℃不同退火温度,炉内通入高纯Ar气,退火时间2小时。
用Raman光谱和XRD测试薄膜的二次晶化状态,用SEM分析薄膜的表面形貌。
关键词:低压化学气相沉积;多晶硅薄膜;退货温度1 引言多晶硅薄膜是综合了晶体硅材料和非晶硅合金薄膜的优点,在能源科学、信息科学的微电子技术中有着广泛应用的一种新型功能薄膜材料[1]。
LPCVD方法生长多晶硅薄膜内含高密度的微孪晶,生成的晶粒尺寸小,载流子迁移速率较低,因此在器件应用方面受到了限制。
为了使制备的多晶硅薄膜具有较大的晶粒尺寸以及较高的载流子迁移率,我们采用普通氧化铝管式炉加热处理制成的微晶硅薄膜,使其二次晶化,研究退火温度对多晶硅薄膜的影响。
2 分析2.1 薄膜晶化率与晶粒尺寸分析图2-1为在597℃条件下沉积的薄膜样品,分别在650℃、800℃、950℃、1100℃温度下退火2小时后的Raman光谱图。
在Raman谱图中,480cm-1处代表非晶硅散射峰,520cm-1处代表多晶硅散射峰。
一般而言,Raman特征峰越强,半高宽越小,峰形越对称,材料的结晶性越好;散射峰越靠近单晶硅峰位521.5cm-1,薄膜的晶粒尺寸越大。
从图2-1可以看出,随着退火温度升高,曲线在520cm-1处散射峰强度逐渐升高且越来越尖锐,480cm-1处散射峰基本消失。
这表明,从未退火的样品a),到退火后的样品b)~e),薄膜样品中非晶成分随着退火温度的增加而减少,多晶成分逐渐增多,多晶硅薄膜晶化率提高。
且退火温度由650℃升高至1100℃的过程中,Raman 散射峰位由519.067cm -1向右移至520.597cm -1处,逐渐靠近单晶硅散射峰,说明退火后硅薄膜中的晶粒尺寸随退火温度的升高而长大。
lpcvd原位掺杂多晶硅探究英文回答:LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) is a widely used technique for depositing thin films of materials, including polysilicon. In LPCVD, a precursor gas is introduced into a chamber at low pressure and high temperature, where it decomposes and deposits the desired material onto a substrate.One interesting aspect of LPCVD is the ability to perform in-situ doping of the deposited material. This means that during the deposition process, impurities can be intentionally introduced into the growing film to alter its electrical properties. In the case of polysilicon, this can be achieved by adding dopant gases such as phosphine or diborane to the precursor gas.The doping process in LPCVD is controlled by adjusting the flow rate and concentration of the dopant gases. Theimpurities are incorporated into the growing film by diffusion, resulting in a modified material with altered conductivity. This is particularly useful in thefabrication of microelectronic devices, where different regions of the device may require different electrical characteristics.For example, let's say we want to create a polysilicon resistor with a specific resistance value. By adjusting the flow rate of the dopant gas, we can control the concentration of dopants in the film and thus theresistivity of the material. This allows us to tailor the electrical properties of the resistor to meet our design requirements.中文回答:LPCVD(低压化学气相沉积)是一种广泛应用于薄膜沉积的技术,包括多晶硅。
多晶硅薄膜的制备方法多晶硅薄膜材料同时具有单晶硅材料的高迁移率及非晶硅材料的可大面积、低成本制备的优点。
因此,对于多晶硅薄膜材料的研究越来越引起人们的关注,多晶硅薄膜的制备工艺可分为两大类:一类是高温工艺,制备过程中温度高于600℃,衬底使用昂贵的石英,但制备工艺较简单。
另一类是低温工艺,整个加工工艺温度低于600℃,可用廉价玻璃作衬底,因此可以大面积制作,但是制备工艺较复杂。
目前制备多晶硅薄膜的方法主要有如下几种:低压化学气相沉积(LPCVD)这是一种直接生成多晶硅的方法。
LPCVD是集成电路中所用多晶硅薄膜的制备中普遍采用的标准方法,具有生长速度快,成膜致密、均匀、装片容量大等特点。
多晶硅薄膜可采用硅烷气体通过LPCVD法直接沉积在衬底上,典型的沉积参数是:硅烷压力为13.3~26.6Pa,沉积温度Td=580~630℃,生长速率5~10nm/min。
由于沉积温度较高,如普通玻璃的软化温度处于500~600℃,则不能采用廉价的普通玻璃而必须使用昂贵的石英作衬底。
LPCVD法生长的多晶硅薄膜,晶粒具有择优取向,形貌呈“V”字形,内含高密度的微挛晶缺陷,且晶粒尺寸小,载流子迁移率不够大而使其在器件应用方面受到一定限制。
虽然减少硅烷压力有助于增大晶粒尺寸,但往往伴随着表面粗糙度的增加,对载流子的迁移率与器件的电学稳定性产生不利影响。
固相晶化(SPC)所谓固相晶化,是指非晶固体发生晶化的温度低于其熔融后结晶的温度。
这是一种间接生成多晶硅的方法,先以硅烷气体作为原材料,用LPCVD方法在550℃左右沉积a-Si:H薄膜,然后将薄膜在600℃以上的高温下使其熔化,再在温度稍低的时候出现晶核,随着温度的降低熔融的硅在晶核上继续晶化而使晶粒增大转化为多晶硅薄膜。
使用这种方法,多晶硅薄膜的晶粒大小依赖于薄膜的厚度和结晶温度。
退火温度是影响晶化效果的重要因素,在700℃以下的退火温度范围内,温度越低,成核速率越低,退火时间相等时所能得到的晶粒尺寸越大;而在700℃以上,由于此时晶界移动引起了晶粒的相互吞并,使得在此温度范围内,晶粒尺寸随温度的升高而增大。
pecvd法低温沉积多晶硅薄膜的研究多晶硅(PolycrystallineSilicon,简称多晶Si)是由多个晶格交错排列而成的硅材料,具有高电导率、热导率、弹性模量和抗冲击强度的特点,在电子元器件中具有广泛的应用前景。
传统的多晶Si 薄膜沉积过程是在温度高于1000℃的环境中,由DC/RF源进行等离子体化学气相沉积(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)而产生。
沉积温度较高,会引起材料表面的组分失衡,以及因温度过高导致发生拉伸应力等等,这些因素会严重影响薄膜的性能,降低工作效率。
因此,低温沉积多晶硅薄膜成为当前研究的热点话题,PECVD法低温沉积多晶硅薄膜的研究也引起了研究者的广泛关注。
关于PECVD法低温沉积多晶硅薄膜PECVD法低温沉积多晶硅薄膜的研究的核心点在于在低温下(较常规高温沉积温度低几百度)成功沉积出低拉伸应力、组分均衡、较高饱和电导率以及较好的传输特性的多晶硅薄膜。
研究者们采用半导体工艺(如PECVD、CVD和DLCVD)、化学法(如LPCVD)以及外来离子辅助沉积(ILCVD)等多种方法对低温多晶硅薄膜进行沉积,并研究其相关的性能,取得了积极的成果。
关于PECVD法低温沉积多晶硅薄膜的研究进展由于低温沉积多晶硅薄膜有较高的抗压强度和热稳定性,因此越来越多的应用被发现,如MEMS(微机电系统)、电晶体管和半导体光刻机等。
根据研究人员的不断发展,PECVD法低温沉积多晶硅薄膜也取得了较好的进展,如实现了低温多晶硅薄膜的气体态沉积;发展出更多的多晶硅气相沉积化学体系,如用于高性能MEMS的气相铝型化学体系;成功制备出多晶硅薄膜,可保证在低拉伸应力情况下,满足电子元器件的表征要求;以及发现新的半导体工艺,提高沉积速率,能够保持良好的构筑效率等。
关于PECVD法低温沉积多晶硅薄膜的应用PECVD法低温沉积多晶硅薄膜的应用主要体现在电子元器件的表征要求满足以及获得的优异的性能表现上。
多晶硅刻蚀特性的研究随着硅珊MOS器件的出现,多晶硅渐渐成为先进器件材料的主力军。
文章主要对多晶硅刻蚀的特性进行研究,希望能够给相关人士一定的借鉴。
标签:多晶硅;刻蚀;研究1 硅和多晶硅刻蚀的介绍硅栅(Poly Gate)的干法刻蚀:随着晶体管尺寸的不断缩小对硅栅的刻蚀就越具有挑战性。
因为受到光刻线宽的限制,为达到最后的CD线宽要求往往需要先对光阻进行缩小处理,然后进一步往下刻蚀。
BARC打开后,再以光阻为阻挡层将TEOS打开。
接着把剩余的光阻去除,再以TEOS作为阻挡层对硅栅进性刻蚀。
为了保护栅极氧化层不被损伤,通常要把硅栅的刻蚀分成几个步骤:主刻蚀、着陆刻蚀和过刻蚀。
主刻蚀通常有比较高的刻蚀率但对氧化硅的选择比较小。
通过主刻蚀可基本决定硅栅的剖面轮廓和关键尺寸。
着陆刻蚀通常对栅极氧化层有比较高的选择比以确保栅极氧化层不被损伤。
一旦触及到栅极氧化层后就必须转成对氧化硅选择比更高的过刻蚀步骤以确保把残余的硅清除干净而不损伤到栅极氧化层。
Cl2,HBr,HCl是硅栅刻蚀的主要气体,Cl2和硅反应生成挥发性的SiCl4而HBr和硅反应生成的SiBr4同样具有挥发性。
为了避免伤及栅极氧化层,任何带F基的气体如CF4,SF6,NF3都不能在过刻蚀的步骤中使用。
2 硅和多晶硅刻蚀的结构我们介绍一个Logic刻蚀的程式,刻蚀多晶硅的结构包括PR,SION,Poly,Oxide。
多晶硅的线宽要求非常小。
如图1所示。
在MOS器件中,掺杂的LPCVD多晶硅是用做栅极的导电材料。
掺杂多晶硅线宽决定了有源器件的栅长,并会影响晶体管的性能。
因此,CD控制是很关键的。
多晶硅栅的刻蚀工艺必须对下层栅氧化层有高的选择比并具有非常好的均匀性和可重复性。
同时也要求高度的各向异性,因为多晶硅栅在源/漏的注入过程中起阻挡层的作用。
倾斜的侧壁会引起多晶硅栅结构下面部分的掺杂。
刻蚀多晶硅(硅)通常是一个三步工艺过程。
这使得在不同的刻蚀步骤中能对各向异性刻蚀和选择比进行优化。
lpcvd 多晶硅介电常数-回复LPCVD(Low-Pressure Chemical Vapor Deposition)是一种常用的化学气相沉积技术,用于多晶硅(Polycrystalline Silicon)的薄膜生长。
多晶硅是一种具有高度结晶性的硅材料,广泛应用于半导体器件制造中。
但要生长高质量的多晶硅薄膜,需要控制介电常数。
介电常数是材料的电容性能指标,描述了材料在电场作用下的电荷储存能力。
在半导体器件中,介电常数的大小直接影响着电容的性能,因此对于薄膜生长过程中控制介电常数至关重要。
首先,让我们了解LPCVD多晶硅薄膜的生长原理。
在LPCVD过程中,通过在真空或低压环境下加热硅前体气体,使其分解并在基片表面沉积形成多晶硅薄膜。
这种薄膜具有优异的物理和电学性能,非常适合用于制造高性能的半导体器件。
然而,要控制多晶硅薄膜的介电常数,需要考虑以下几个方面:1. 前体气体的选择:多晶硅薄膜的介电常数受到前体气体的影响。
在LPCVD过程中,常用的前体气体有硅源气体(如SiH4)、掺杂气体(比如PH3或B2H6)以及稀释气体(如氮气或氢气)。
这些气体组合的比例和流速会直接影响多晶硅薄膜的结构和性能,从而影响介电常数的数值。
2. 气压和温度控制:LPCVD过程中的气压和温度也会影响多晶硅薄膜的介电常数。
较高的气压和温度可以促进硅前体气体的分解和沉积,从而得到结晶度更高的多晶硅薄膜。
然而,过高的气压和温度可能导致薄膜内部杂质含量增加,从而降低薄膜的电学性能。
3. 化学反应控制:LPCVD过程中涉及到多个化学反应,这些反应的速率和平衡也会影响多晶硅薄膜的结构和介电常数。
通过优化反应条件和添加合适的催化剂,可以控制化学反应的进行,从而得到所需的多晶硅薄膜性质。
4. 控制生长速率:多晶硅薄膜的生长速率也会直接影响其介电常数。
较高的生长速率通常会导致较粗的晶粒和结构不均匀,从而导致介电常数的增加。
通过调节前体气体流速和反应条件,可以控制多晶硅薄膜的生长速率,从而实现所需的介电常数。