Процесс LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) для нитрида кремния включает в себя осаждение высококачественного, плотного и аморфного слоя нитрида кремния на подложку. Этот процесс имеет решающее значение в производстве полупроводников для различных применений, в частности, для создания масок и диэлектрических слоев.
Краткое описание процесса:
В процессе LPCVD для получения нитрида кремния обычно используются дихлорсилан (DCS) и аммиак в качестве газов-прекурсоров. Эти газы вступают в реакцию в среде с низким давлением и высокой температурой, образуя твердый слой нитрида кремния на подложке. В результате реакции также образуются соляная кислота и водород в качестве побочных продуктов. Осаждение происходит при температуре от 700 до 800°C в реакторе LPCVD с горячими стенками.
-
Подробное объяснение:
- Выбор газа-предшественника:
-
Выбор дихлорсилана и аммиака в качестве газов-прекурсоров очень важен, поскольку в условиях LPCVD они вступают в реакцию с образованием нитрида кремния. Дихлорсилан (SiH2Cl2) служит источником кремния, а аммиак (NH3) - азота.
- Условия реакции:
-
Реакция проводится в среде с низким давлением, обычно около 0,1-1 Торр, что способствует равномерному осаждению по всей подложке. Высокая температура (700-800°C) обеспечивает полную реакцию газов-предшественников и способствует образованию плотного и равномерного слоя нитрида кремния.
- Механизм осаждения:
- В реакторе газы-прекурсоры протекают над нагретой подложкой, где они термически разлагаются и вступают в реакцию с образованием нитрида кремния (Si3N4). Вкратце реакцию можно описать следующим образом:
-
[ 3SiH2Cl2 + 4NH3 \rightarrow Si3N4 + 6HCl + 6H2 ].
- Соляная кислота и водород удаляются в виде отходящих газов, оставляя на подложке слой чистого нитрида кремния.
- Применение и свойства:
-
Слой нитрида кремния, полученный методом LPCVD, является аморфным, плотным и химически стабильным, что делает его идеальным для различных применений в производстве полупроводников. Он служит маской для селективного окисления кремния (LOCOS), жесткой маской для изоляции неглубоких траншей, а также диэлектрическим слоем в конденсаторах (например, в DRAM).
- Слой обычно обладает высоким растягивающим напряжением, которое можно регулировать в зависимости от конкретных требований приложения.
Сложности и контроль:
Процесс требует тщательного контроля температуры, давления и расхода газа для обеспечения равномерного осаждения и предотвращения дефектов. В реакторе с горячими стенками необходимо компенсировать эффекты обеднения для поддержания стабильного качества пленки на всей подложке.
