常压化学气相沉积工艺


TYTAN 炉系统可以用于半导体行业各种常规的常压工艺。工艺可以在1150℃以上使用,要求使用厚壁的石英炉管,碳化硅管衬,碳化硅舟和碳化硅悬臂杆。

湿法氧化

湿法氧化工艺用于生长氧化硅厚膜(> 100 nm),主要应用于绝缘层(场氧化层和局部氧化层)和掺杂扩散阻挡层,它们对氧化的要求不太高.


参考如下三种湿法氧化工艺:

湿法氧化工艺 优势 劣势
闪蒸式湿法氧化 既适合厚的氧化膜也适合薄的氧化膜,均匀性较好. 价格较贵
火焰式湿法氧化 价格便宜,污染少,只需要提供相应的供气系统,均匀性较好 不适合制备厚膜,因为火焰燃烧,与氢气存在安全风险.
纯水鼓泡式湿法氧化 价格适中,可接受的均匀性(当用于制备厚膜时 价格适中,可接受的均匀性(当用于制备厚膜时)薄膜氧化存在不均匀的问题,冷的水蒸气引起温度失调,生长较慢因为只使用一半的气体.
  • 典型膜厚:
    • 500 nm, 1,000 °C (均匀分布)采用纯水方式
    • 50 nm, 1,000 °C (均匀分布)采用氢氧合成方式
  • 最大薄膜厚度:
    • 20 μm, 1,000 °C(均匀分布)采用纯水方式
    • 3 μm, 1,000 °C(均匀分布)采用氢氧合成方式
  • 批产能:
    • 18英寸恒温区产能100片
    • 34英寸恒温区产能200片
  • 氧化速率: 标准速率- 迪尔格罗夫氧化模型
  • 反应气体: 氢气/氧气(仅用于氢氧合成), DI 水蒸气
  • 氧化温度: 800 - 1250 °C
  • 折射率: 1.4 - 1.47
  • 均匀性指标
    • 厚度 < 2000 Å ,满足3%均匀性指标(采用标准差计算公式)
    • 厚度 > 2000 Å,满足2%均匀性指标(采用标准差计算公式)

应用范围: 光波导,绝缘层、隔离(场氧化层和局部氧化层)、掺杂剂扩散阻挡

带有二氯乙烯清洗的干法氧化

干法氧化相较于湿法氧化工艺反应速度慢,主要是因为氧化反应时氧气通过氧化硅层进入到硅/氧化物界面时速度较慢。它可以用来制备致密的无针孔的氧化物,所以优先用于生长栅氧化层和表面钝化。比如用于氮化硅压力缓冲的氧化膜,离子注入时的屏蔽氧化层,用于表面缺陷处理的牺牲层,用于浅沟槽绝缘的氧化层。二氯乙烯是一种氯的无臭氧消耗物质用于清除移动的金属离子沾污以削减对栅氧化层的破坏。另外它还可以提高百分之几的氧化工艺的生长速率。

  • 典型膜厚:
    • 10 nm to 0.5 μm
    • 18英寸恒温区产能100片
  • 批产能:
    • 34英寸恒温区产能200片
    • 标准速率- 迪尔格罗夫氧化模型
  • 氧化速率: Oxygen, TLC (C2H2Cl2)
  • 反应气体: 800 - 1250 °C
  • 氧化温度: 1.45 - 1.47 at 550 nm
  • 折射率: < 5% 1σ for thickness of 100 to 500 Å
  • 均匀性指标:
    • < 3% 1σ for thickness > 500 Å
    • < 3% 1σ for thickness > 500 Å

应用范围: 栅极氧化,表面钝化,氮化物应力阻挡,牺牲层和氧化层等


注意:工艺温度超过1,150 °C需要使用碳化硅悬臂桨,舟和管衬.

厚膜热氧化

光波导器件要求厚度(> 10 µm)均匀和折射率均匀的氧化硅薄膜。Tystar 多年以来一直为这些应用领域提供工艺技术。在半导体器件应用中经常使用的技术是火焰式氧化工艺,使氢气和氧气在炉管内或炉管外的容器内燃烧生成水蒸气用于氧化工艺。典型的氧化工艺温度超过1100 °C并且氧化时间需要几天到几周的时间来满足厚度方面的需求。Tystar 推荐的氧化方式是采用的一个持续纯水供应系统结合液体流量控制器和闪蒸器的方式。液体流量控制器可控制的范围最大可达10 立方厘米每分钟。通入4立方厘米每分钟的纯水可以得到5升每分钟的气体。

下面使用TYTAN 2000 系统生产8"/200 mm硅片生长约15 μm厚膜时得到的硅片数据:

  • 折射率均匀性: 优于 < 1%, 2σ, within wafer, Wafer-to-Wafer, Run-to-Run
  • 膜厚均匀性: Better than 1 × 10-4, 2σ
  • 颗粒密度: 2 > 0.25 mm for a 5 hour process.

固态源扩散

这个工艺中,硅片被放置在装有固态源的舟中,当加热时固态源会释放 B2O3 或 P2O5.掺杂的氧化物凝结在硅片表面并生成硼化玻璃或磷化玻璃.杂质原子然后扩散进入硅表面。如果有要求,掺杂剂可以使用 Sb2O3 和 Zn3P2.

  • 表面电阻: 1-100 Ω/□
  • 批产能: 26
  • 气体: Nitrogen, Oxygen, Hydrogen
  • 均匀性指标: < 4%

The Sb2O3 固态源需要使用一个操作温度为 620 - 660 °C 的单独扩散炉,在上述温度时,Sb2O3 蒸汽压力足够提供运载气体进入固定硅片的扩散区。硅片内锑的浓度和已扩散的表面方块电阻取决于以下因素:

    Sb2O3 蒸汽压力, 或 Sb2O3 源温 硅片或扩散温度 扩散时间

典型的锑扩散层具有方块电阻在 10到 60 Ω/□ 之间或表面浓度从5 × 1018 to 5 × 1019/cm3 特征。典型的 Sb2O3 扩散温度是在 1,230 °C 和 1,280 °C 之间,所以它要求使用上述指定的高温材料。工艺炉管的进气组件超过了扩散温区,并且它附着在扩散温区的加热炉体上延长穿过这个短的三个温度的炉系统。从固态源炉到扩散区,平稳的温度控制是不可缺少的,不能出现温度下降或 Sb2O3 的浓度不收控制的现. 34"/860 mm 长的扩散区和 6"/150 mm 固态源加热区的温度控制在 < 1 °C.


Sb2O3 材料被装在固态源炉的石英舟内,它从延长的扩散炉管的气体进口进行装载,使用一个锥形的石英法兰或球头来连接气体进气和工艺炉管。用于Sb2O3 扩散的工艺气体使用的是一种气体,可以是氮气或者氮气&氧气的混合气体或者干氩. 氩气工艺可以最低程度的减少 Sb2O3 氧化成 Sb2O4. Sb2O4 相较于 Sb2O3 具有较低的蒸汽压力和导致 Sb2O3 浓度的下降。多个硅片可以装载一个 Sb2O3 的固态源炉体。由于炉管尾气端的 Sb2O3 和 Sb2O4 会出现冷凝,所以会带来颗粒的问题。在尾端放置一个冷凝杯用来拾取Sb2O3 和 Sb2O4.

  • 表面电阻: 5%
  • 氧化厚度: 3%
  • 结深: 5%

POCL3 或 BBR3 液态源扩散

在这些工艺中,氮气携带液态源进入工艺炉管内,在炉管内和氧气反应生产硼化玻璃或磷化玻. 从而将杂质扩散到硅片内.

  • 表面电阻: 1-100 Ω/□
  • 批产能: 26
  • 气体: Nitrogen, Oxygen, Hydrogen
  • 均匀性指标: < 4%

退火

退火一般用于如掺杂扩散/活化,氧化/玻璃致密化,修复因离子注入导致晶体的晶格破坏,硅化物的形成,硼化玻璃或磷化玻璃均匀回流以及形成平坦的表面,和消除薄膜应力。退火工艺的运行通常是通入常压下的氮气,氩气或混合气体(混有氢气的氮气)的一种气体. 混合气体中的氢气可以钝化衬底表面和抵消载流子的捕获.

  • 批产能: 100 in 18 flat zone or 200 in 34 heater
  • 工艺气体: Nitrogen, forming gas (N2 / H2), Argon
  • 工艺温度: 400 - 1100 °C
  • 工艺时长: 1 - 180 minutes

应用范围: 消除压力、氧化/玻璃致密化,玻璃回流平坦化,掺杂扩散/活化、钝化

通过低压化学气相沉积法制备纳米材料

在过去的30年间,Tystar 公司和多个大学和国家研究室合作研发了很多工艺菜单用于与纳米材料反应器. 采用Tystar 反应器或绝热反应器在低压或常压下可以制备多种纳米材料.

如您需要更多关于纳米CVD的信息,请致电Tel: (310) 781-9219 或发邮件至 sales@tystar.com