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扩散课工艺培训培训内容扩散部设备介绍氧化工艺介介绍扩散工艺介介绍合金工艺介介绍氧化层电荷荷介绍LPCVDD工艺介介绍扩散部设备备介绍卧式炉管立式炉管炉管工艺和和应用((加)氧化工艺--1氧化膜的作作用选择扩散和和选择注注入。阻挡住不需需扩散或或注入的的区域，使使离子不不能进入入。氧化工艺--2氧化膜的作作用缓冲介质层层二次氧化等等，缓冲冲氮化硅硅应力或或减少注注入损伤伤氧化工艺--3氧化膜的作作用器件结构的的一部分分：如栅栅（Gaate）氧氧化层，非非常关键键的项目目，质量量要求非非常高；；电容极极板之间间的介质质，对电电容的大大小有较较大影响响氧化工艺--4氧化膜的作作用隔离介质：：工艺中中常用的的场氧化化就是生生长较厚厚的二氧氧化硅膜膜，达到到器件隔隔离的目目的。氧化工艺--5氧化方法干氧氧化SSI+OO2===SIIO2结构致密，均均匀性、重重复性好好，掩蔽蔽能力强强，对光光刻胶的的粘附性性较好，但但生长速速率较慢慢，一般般用于高高质量的的氧化，如如栅氧化化等；厚厚层氧化化时用作作起始和和终止氧氧化；薄薄层缓冲冲氧化也也使用此此法。水汽氧化22H2O+SSI===SSIO22+2HH2生长速率快快，但结结构疏松松，掩蔽蔽能力差差，氧化化层有较较多缺陷陷。对光光刻胶的的粘附性性较差。氧化工艺--6氧化方法湿氧氧化（反反应气体体：O2+HH2O）HH2O+SSI===SSIO22+2HH2SSI+OO2===SIIO2生长速率介介于干氧氧氧化和和水汽氧氧化之间间；HH2O的由HH2和O2的反反应得到到；并通通过H22和O2的流流量比例例来调节氧化速速率，但但比例不不可超过过1.888以保保安全；；对杂质掩蔽能力力以及均均匀性均均能满足足工艺要要求；多多使用在在厚层氧化中中。HCL氧氧化（氧氧化气体体中掺入入HCLL）加入HCLL后，氧氧化速率率有了提提高，并并且氧化化层的质质量也大大有改善善。目前前栅氧化化基本采采用O22+HCCL方法法。氧化工艺--7影响氧化速速率的因因素硅片晶向氧化速率((1100)>PPOLYY>(1111))>(1100))掺杂杂质浓浓度杂质增强氧氧化，氧氧化速率率发生较较大变化化如NN+退火火氧化（N+DRIVE1）：衬底氧化厚厚度：7750AAN++掺杂区区氧化厚厚度：114500A氧化工艺--8热氧化过程程中的硅硅片表面面位置的的变化生长1umm的SiOO2，要消消耗掉00.466um的的Si。但但不同热热氧化生生长的SSiO密密度不同，aa值会略略有差异异。

氧化工艺--9氯化物的影影响加入氯化物物后，氧氧化速率率明显加加快，这这可能是是HCLL和O2生成成水汽的的原因；；但同时时氧化质质量有了了很大提提高压力影响压力增大，氧氧化速率率增大；；温度温度升高，氧氧化速率率增大；；排风&气体排风和气体体很重要要，会影影响到厚厚度和均均匀性；；氧化工艺--10氧化质量控控制拉恒温区控控制温度度定期拉恒温温区以得得到好的的温度控控制HCL吹吹扫炉管管CL--有使碱碱性金属属离子（如如Na++）钝化化的功能能，使金金属离子子丧失活活动能力力，定期期清洗炉炉管可以以大幅度度地减少少离子浓浓度，使使炉管洁洁净BT测量量BTT项目可可以使我我们即及及时掌握握炉管的的状态，防防止炉管管受到粘粘污,使大批批园片受受损;氧化工艺--11氧化质量控控制片内均匀性性：保证硅硅片中每每个芯片片的重复复性良好好片间均匀性性保证每个硅硅片的重重复性良良好定期清洗炉炉管清洗炉管，可可以避免免金属离离子,碱离子子的粘污污，减少少颗粒，保保证氧化化层质量量，尤其其是栅氧氧化，清清洗频率率更高,,1次/周扩散工艺--1扩散推阱，退火火推阱：CMMOS工工艺的必必有一步步，在一一种衬底底上制造造出另一一种衬底底,以制造造N、P管,需要在在较高的的温度下下进行，以以缩短工工艺时间间。退火：可以以激活杂杂质，减减少缺陷陷。它的的时间和和温度关关系到结结深和杂杂质浓度度磷掺杂多晶掺杂：：使多晶晶具有金金属特质质导电；；N+淀淀积：形形成源漏漏结；扩散工艺--2推阱工艺主主要参数数结深比较关键，必必须保证证正确的的温度和和时间，膜厚主要为光刻刻对位提提供方便便,同时影影响园片片的表面面浓度如过厚或过过薄均会会影响NN或P管的开开启电压压表面浓度注入一定后后,表面浓浓度主要要受制于于推阱程程序的工工艺过程程,如氧化化和推结结的前后后顺序均均会对表表面浓度度产生影影响扩散工艺--3影响推阱的的工艺参参数温度：易变因素，对对工艺的的影响最最大。时间：一般不易偏偏差，取取决于时时钟的精精确度。程序的设置置：不同的程序序，如先先氧化后后推阱和和先推阱阱后氧化化所得出出的表面面浓度不不同。扩散工艺--4影响推阱的的工艺参参数–排风&&气体排风：对炉炉管的片片间均匀匀性，尤尤其是炉炉口有较较大的影影响。气体：气体体流量的的改变会会影响膜膜厚，从从而使表表面浓度度产生变变化，直直接影响响器件的的电参数数。扩散工艺--5阱工艺控制制拉恒温区控控制温度度：定期拉恒温温区以得得到好的的温度控控制。BT测量量BT项项目可以以使我们们即及时时掌握炉炉管的状状态，防防止炉管管受到粘粘污。扩散工艺--6阱工艺控制制电阻均匀性性电阻比膜厚厚对于温温度的变变化更加加敏感，利利用它监监控温度度的变化化，但易易受制备备工艺的的影响膜厚均匀性性监控气体，温温度等的的变化，保保证片内内和片间间的均匀匀性定期清洗炉炉管清洗炉管，可可以避免免金属离离子的粘粘污，减减少颗粒粒，保证证氧化层层质量。扩散工艺--7阱工艺控制制HCL吹吹扫炉管管CCL-有有使碱性性金属离离子（如如Na++）钝化化的功能能，使金金属离子子丧失活活动能力力，定期期清洗炉炉管可以以大幅度度地减少少离子浓浓度，使使炉管洁洁净HCCL吹吹扫炉管管。扩散工艺--8磷扩散原理理POCL3344POCCL3+3OO2=====2P22O5+6CCL22P2OO5+55Si=====55SiOO2+44PPBr334PPBr33+5OO2=====2P22O5+6BBr22P2O55+55Si=====55SiOO2+44P扩散工艺--9磷扩散工艺艺主要参参数结深：电阻：现行的主要要控制参参数；表面浓度：：这些参数都都和掺杂杂时间、掺掺杂温度度、磷源源流量等等有密切切的关系系；扩散工艺--10影响磷扩散散的因素素炉管温度和和源温炉管温度会会影响杂杂质扩散散的固溶溶度，硅硅中杂质质的溶解解量变化化，从而而影响掺掺杂电阻阻；PBBr3和和POCCL3都都是挥发发性较强强的物质质，温度度的变化化会影响响源气的的挥发量量，使掺掺杂杂质质的总量量发生变变化,因此必必须保证证其相对对稳定；；程序的编制制磷源流量设设置的大大小决定定了时间间的长短短，使推推结的时时间变化化，从而而影响了了表面浓浓度和电电阻；扩散工艺--11•影响磷扩扩散的因因素–时间一般不易偏偏差，取取决于时时钟的精精确度；–气体和排排风排风：排风风不畅，会会使掺杂杂气体不不能及时时排出，集集中在炉炉管之内内，使掺掺杂电阻阻变化；；气体：N22和POCCL3气气体流量量的比例例对掺杂杂的大小小，均匀匀性有较较明显的的影响；；扩散工艺--12•磷扩散工工艺控制制–拉恒温区区控制温温度定期拉恒温温区以得得到好的的温度控控制；–电阻均匀匀性电阻均匀性性可以反反应出温温度或气气体的变变化以及及时发现现工艺和和设备发发生的问问题，在在进行换换源、换换炉管等等备件的的更换时时，需及及时进行行该QCC的验证证工作，以以确定炉炉管正常常；扩散工艺--13•磷扩散工工艺控制制–清洗炉管管及更换换内衬管管由于在工艺艺过程中中会有偏偏磷酸生生成，在在炉口温温度较低低处会凝凝结成液液体，并并堆积起起来，会会腐蚀炉炉管甚至至流出炉炉管后腐腐蚀机器器设备，因因此须及及时清洗洗更换炉炉管和内内衬管。合金工艺--1合金的概念念淀积到硅片片表面的的金属层层经光刻刻形成一一定的互互连图形形之后，还还必须进进行一次次热处理理，称为为“合金化化”。合金的目的的是使接接触孔中中的铝与与硅之间间形成低低电阻欧欧姆接触触，并增增加铝与与二氧化化硅之间间的附着着力。合金工艺--2铝栅合金：：硅在铝膜中中的溶解解和扩散散过程受受铝晶粒粒尺寸、孔孔边缘氧氧化层应应力、孔孔上残余余的SiiO2的影响响，引起起铝膜对对硅的不不均匀溶溶解。溶溶解入硅硅的铝膜膜，我们们称之为为‘铝钉’。合金工艺--3硅栅合金用TiN层层来阻挡挡铝膜向向硅中的的渗透，在在TiNN与硅的的结合处处，预先先形成TTiSii化合物物来加强强粘附性性热氧化层上上的电荷荷-1热氧化层上上的电荷荷-21.可动动离子电电荷：SiO2中中的可动动离子主主要由带带正电的的碱金属属离子如如Li++，Na++和K+，也也可能是是H+。可可动电荷荷使硅表表面趋于于N型，而而且在高高温偏压压下产生生漂移，严严重影响响MOSS器件的的可靠性性。2.氧化化物陷阱阱电荷：：被SiO22陷住的的电子或或空穴，叫叫陷阱电电荷。由由辐射或或结构陷陷阱引起起。3000℃以上退退火可以以消除陷陷阱电荷荷。热氧化层上上的电荷荷-33.固定定氧化物物电荷：：位于Si--SiOO2界面处处25AA以内。一一般认为为由过剩剩硅或过过剩氧引引起的，密密度大约约在10010-110122CM-22范围内内。氧化化退火对对它有影影响。4.界面面陷阱电电荷：界面陷阱可可以是正正电，负负电，中中性。这这由本身身类型和和费米能能相对位位置决定定。影响响MOSS器件的的阈值电电压、跨跨导、隧隧道电流流等许多多重要参参数。LP-CVVD工工艺-11CVD技技术是微微电子工工业中最最基本、最最重要的的成膜手手段之一一。按照照生长机机理的不不同，可可以分为为若干种种类。本本文仅介介绍了LLPCVVD工艺艺。LPCVDD工艺艺简介--2LPCVDD工艺艺简介LPCVDD（LowwPrresssureeChhemiicallVaaporrDeepossitiion）低压气气相淀积积，是在在27--2700Pa的的反应压压力下进进行的化化学气相相淀积。装片——进进舟———对反应应室抽真真空———检查设设备是否否正常———充NN2吹扫并并升温———再抽抽真空———保持持压力稳稳定后开开始淀积积——关闭闭所有工工艺气体体，重新新抽真空空——回冲冲N2到常压压——出炉炉。LPCVDD工艺艺简介--3LPSii3N44LPSSi3NN4在工工艺中主主要作为为氧化或或注入的的掩蔽膜膜，淀积Si33N4时时通常使使用的气气体是：：NH33+DCCS（SSiH22Cl22）这两两种气体体的反应应生成的的Si33N4质质量高，副产物少，膜膜厚均匀匀性极佳佳，而且且是气体体源便于于精确控制流量，是是目前国国内外普普遍采用用的方法法。100NH33+3DDCS==Si33N4+6HH2+66NH44CL温度：7880℃。压力：3755mt。在炉管的尾尾部有一一冷却机机构，称称为“冷阱”。用以以淀积副副产物NNH4CCL，防防止其凝凝集在真真空管道道里，堵堵塞真空空管道。DCS的化学性质比较稳定,容易控制淀积速率。LPCVDD工艺艺简介--3颗粒产生的的可能原原因：连续作业，导导致炉管管，陪片片上氮化化硅生长长太厚而而脱落成成为颗粒粒源。SIC桨，舟舟与舟之之间的摩摩擦，碰碰撞产生生的颗粒粒。副产物NHH4CLL未汽化化被抽走走而是凝凝固在真真空系统统温度较较低处腐蚀性气体体DCSS与硅表表面直接接接触或或反应不不充分；；非气态的DDCS进进入炉管管；冷阱内，主主阀盘路路内的反反应生成成物回灌灌到炉管管内；水蒸气与HHCL接接触腐蚀蚀真空管管道引起起的沾污污；LPCVDD工艺艺简介--4LPPPOLYYLPPOOLY主主要作为为MOSS管的栅栅极、电电阻条、电电容器的的极板等等。LPPOOLY的的均匀性性较好，生生产量大大，成本本低，含含氧量低低，表面面不易起起雾，是是一种目目前国际际上通用用的制作作多晶硅硅的方法法。SiiH4==Si+2HH2LPCVVD热解解硅烷淀淀积多晶晶硅的过过度温度度是6000C。低低于此温温度，淀淀积出的的是非晶晶硅，只只有高于于此温度度才能生生长出多多晶硅。而而高于7700CC后，硅硅烷沿气气流方向向的耗尽尽严重。多晶硅的晶晶粒尺寸寸主要取取决于淀淀积温度度，6000C下下淀积的的多晶硅硅颗粒极极细；淀淀积温度度为6225-7750CC时，晶晶粒结构构明显并并且随温温度的升升高略有有增大SiH4流流量：多多晶硅的的淀积速速率随SSiH44流量的的增加而而增加。当SSiH44浓度过过高时，容容易出现现气相成成核，这这就限制制了硅烷烷浓度和和淀积速速率的提提高。目目前我们们淀积多多晶硅所所使用的的是1000%的的SiHH4。LPCVDD工艺艺简介--5LPTEOOS是通通过低压压热解正正硅酸乙乙酯生成成的，淀淀积温度度在6550℃—7500℃，反应应压力控控制在4400PPa（3T）以以下，而而在实际际的工艺艺中，一一般会控控制在667Paa（5000mT）以以下。目前经常采采用LPPTEOOS的淀淀积温度度为7000℃，反应应压力为为2100mT。全全反应为为：Sii(OCC2H4)5®SiOO2+4C22H4+22H2OLPCVDD工艺艺简介--5LPTEOOS的应应用：4000AA和20000A的的LPTTEOSS形成sppaceer结构构，如下下图所示示：400A的的LPTTEOSS形成两两层多晶晶硅间的的电容；；影响LPTTEOSS淀积的的几种因因素：1.温度的的影响：：A.随随着温度度的增加加，淀积积速率明明显增加加；B.一一定的温温度范围围会对片片内均匀匀性有较较大的影影响。趋趋势图如如下所示示影响LPTTEOSS淀积的的几种因因素：TEOS流流量的影影响：在其他条件件不变时时，增大大TEOOS的流流量生长长速率变变大。反应压力的的影响：：淀积速率随随反应压压力的增增大而增增大。趋趋势图如如下LPCVDD工艺艺-6LPCVDD工艺艺控制拉恒温区控控制温度度：定期拉拉恒温区区以得到到好的温温度控制制，保证证炉管内内各处的的生长速速率趋向向平衡。基基本上一一个月拉拉一次恒恒温，每每次清洗洗炉管后后再拉一一次。颗粒检查：TEENCOOR664200监控颗颗粒，规规范是（颗颗粒数〈〈3000个/00.5uum以上上〉。淀积速率：淀积积速率从从膜厚与与沉积时时间计算算得出，这这个数值值可以直直接反映映炉管内内压力，温温度或气气体比例例的变化化。在工工艺保持持不变的的条件下下，LPP的淀积积速率不不会有太太大的变变化。卧卧式炉目目前的淀淀积速率率是LPPSINN300A/MMIN；LPPTEOOS550A//MINN；LPPP