Varför Polysilicon ofta deponeras hos LPCVD?

Former av kisel

I halvledar- och MEMS -processer finns kisel i tre former, monokristallint, polykristallina och amorfa. För att skilja dessa tre är huvudfokuset på gitterstrukturen: monokristallin kiselgitterarrangemang är långväga ordnade, kortdistansbeställda; Arrangemanget av Polysilicon-gitter är långväga störningar och beställda kortdistanser. Amorf kisel är långsiktigt störd, kortdistans. XRD -analys kan användas för att snabbt skilja morfologin hos kisel, varvid en spik är monokristallin, flera spikar är polykristallina och mantou toppar att vara amorf. Amorf och polykristallint kisel kan omvandlas till 580 grader, medan monokristallint kisel är svårt att konvertera till polysilikon eller amorft kisel.

Figur schematiskt diagram över de tre morfologiska gitteren i kisel

Hur kisel deponeras

Avlagringsmetoderna för kisel inkluderar fysisk ångavsättning och kemisk ångavsättning, men i det faktiska processflödet av halvledare och MEMS används nästan alla kemiska ångavsättningsmetoder. Monokristallina kiseltunna filmer framställs huvudsakligen av MOCVD (metalloxidkemisk ångavsättning) för att framställa epitaxiella skikt; På grund av den låga temperaturprocessen använder amorft kisel ofta PECVD (plasmaförbättrad kemisk ångavsättning); Polysilicon kan använda PECVD, APCVD (atmosfärisk kemisk ångavsättning) och LPCVD (kemisk ångavsättning med låg tryck), och PECVD kräver ett steg av glödgning för att omvandla amorf till polykristallin.

Tabellfördelar och nackdelar med olika kemisk ångavsättning

0010-20351 6 Inch Degas Lamp Module 350C PVD

LPCVD sätter in polysilikon

LPCVD -ugnsröret på processlinjen är en stor horisontell ugn med en inre temperatur från 580 ° C till 650 C och ett lufttryck från 100 till 400 mTorr. Den mest använda gaskällan är silan (SIH4), som termiskt sönderdelas vid en viss temperatur för att bilda kisel. För en typisk LPCVD -process (t.ex. 200MTORR) är den amorfa till polykristallina övergångstemperaturen ungefär 580 grader, utöver vilken polysilicon -tunna filmer deponeras. Vid 625 grad är kornen stora och kolumner, och orienteringen är främst kisel (110); Mellan 650 grader och 700 grader dominerar kristallorienteringen (100). Resistiviteten hos odoped polysilicon är mycket hög, vanligtvis i intervallet 106 ~ 108Ω · cm. Det finns två sätt att minska resistiviteten hos polysilikon, fast tillståndskälldiffusion och jonimplantation, och den kända högdosdopingen, och det fyrkantiga motståndet för polysilicon-ledande filmer är mindre än 10 Ω\/□.

Figur schematiskt diagram över LPCVD -ugn

0010-20317 8 "Lampmodul

Den största fördelen med att använda LPCVD för att sätta in polysilicon är att den kan få ett högkvalitativt filmlager som är tätt, låg stress, har god stegtäckning och har god chip och off-ark enhetlighet. För närvarande är de materiella egenskaperna hos LPCVD -polysilicon i branschen cirka 150 GPA Youngs modul, cirka 1,2 GPA -draghållfasthet, och den återstående spänningen kan vara ± 50 MPa. Spänningen i polysilikonskiktet är temperaturberoende, oavsett avsättningstryck, när temperaturen är under 580 grader är spänningen tryckspänning. Vid 600 grader är stressen medelstor eller hög dragspänning, men vid avsättningsemperaturen är 620 grader, omvandlas den signifikant till tryckspänning. Samtidigt kan LPCVD användas i partier, och kommersiella LPCVD -ugnar kan hålla upp till 100 skivor åt gången.

The disadvantage is that LPCVD deposits polysilicon, with a single thickness of up to 2μm, and higher than that, it needs to be deposited in stages, but it will also cause excessive stress in the film layer to peel off and fall off after many times. If you want to grow more than 10 μm polysilicon, such as a mass in an accelerometer, you need to use the APCVD process, which requires a substrate temperature of > 1000°C and a pressure of >50Torr och en avsättningshastighet på 1 μm\/min. Eftersom den höga temperaturen för APCVD separerar polysilikonet från det underliggande SiO2 -skiktet är det i allmänhet nödvändigt att avsätta ett lager av polysilikon under 100 nanometer med LPCVD som ett buffertskikt (fröskikt).