Warum wird Polysilicium oft mit LPCVD abgelagert?

Formen von Silizium

In Halbleiter- und MEMS -Prozessen erhält Silizium in drei Formen, monokristallin, polykristallin und amorph. Um diese drei zu unterscheiden, liegt das Hauptaugenmerk auf der Gitterstruktur: Die monokristalline Siliziumgitteranordnung ist langfristig geordnet, kurzfristig; Die Anordnung von Polysilicon-Gitter ist langfristig gestört und kurzfristig bestellt. Amorphes Silizium ist langfristig gestört, kurzfristig gestört. Die XRD -Analyse kann verwendet werden, um die Morphologie von Silizium schnell zu unterscheiden, wobei ein Spike monokristallin ist, mehrere Spikes polykristallin und Mantou -Wecker amorph sind. Amorphes und polykristallines Silizium kann mit 580 Grad umgewandelt werden, während monokristallines Silizium schwer in Polysilicium oder amorphes Silizium umzuwandeln ist.

Figurenschema -Diagramm der drei morphologischen Gitter von Silizium

Wie Silizium hinterlegt wird

Die Abscheidungsmethoden von Silizium umfassen physikalische Dampfablagerung und chemische Dampfabscheidung, aber im tatsächlichen Prozessfluss von Halbleitern und MEMs werden fast alle chemischen Dampfabscheidungsmethoden verwendet. Monokristalline Silizium -Dünnfilme werden hauptsächlich durch MOCVD (chemische Dampfabscheidung mit Metalloxid) hergestellt, um epitaxiale Schichten herzustellen; Aufgrund des Niedertemperaturprozesses verwendet amorphes Silizium häufig PECVD (Plasma-verbesserte chemische Dampfabscheidung); Polysilicium kann PECVD, APCVD (Atmosphärische chemische Dampfabscheidung) und LPCVD (Low -Druck Chemical Dampf Dampfablagerung) verwenden, und Pecvd erfordert einen Schritt des Tempers, um amorph in Polykristallin umzuwandeln.

Tabelle- Vor- und Nachteile verschiedener chemischer Dampfablagerung

0010-20351 6 Zoll DEGAS LAMP MODUL 350C PVD

LPCVD lagert Polysilicium ab

Das LPCVD -Ofenrohr auf der Prozesslinie ist ein großer horizontaler Ofen mit einer Innentemperatur von 580 ° C bis 650 ° C und einem Luftdruck von 100 bis 400 mtorr. Die am häufigsten verwendete Gasquelle ist Silan (SIH4), die thermisch bei einer bestimmten Temperatur zur Bildung von Silizium thermisch zersetzt. Für einen typischen LPCVD -Prozess (z. B. 200 mtorr) beträgt die amorphe bis polykristalline Übergangstemperatur ungefähr 580 Grad, ab dem Polysilicon -Dünnfilme abgelagert werden. Bei 625 Grad sind die Körner groß und säulenförmig, und die Ausrichtung ist überwiegend Silizium (110); Zwischen 650 Grad und 700 Grad überwiegt die Kristallorientierung (100). Der Widerstand von undotiertem Polysilizium ist sehr hoch, normalerweise im Bereich von 106 ~ 108 Ω · cm. Es gibt zwei Möglichkeiten, den Widerstand von Polysilicium, Festkörperquellendiffusion und Ionenimplantation sowie die bekannte hochdosierte Doping und die quadratische Resistenz von Polysilicon-leitenden Filmen weniger als 10 Ω\/□ zu verringern.

Figurenschema -Diagramm des LPCVD -Ofens

0010-20317 8 "Lampenmodul

Der Hauptvorteil bei der Verwendung von LPCVD zur Einzahlung von Polysilicium besteht darin, dass es eine hochwertige Filmschicht erhalten kann, die dicht ist, niedriger Spannung, eine gute Stufenabdeckung hat und eine gute On-Chip- und Off-Blatt-Gleichmäßigkeit aufweist. Derzeit betragen die materiellen Eigenschaften des LPCVD -Polysiliciums in der Branche etwa 150 GPA -Jungmodul, etwa 1,2 GPa -Zugfestigkeit, und die Restspannung kann ± 50 MPa betragen. Die Spannung der Polysiliziumschicht ist temperaturabhängig, unabhängig vom Ablagerungsdruck, wenn die Temperatur unter 580 Grad liegt, ist die Spannung Druckspannung. Bei 600 Grad ist die Spannung mittelgroß oder mit hoher Zugspannung, aber bei der Abscheidungstemperatur ist sie 620 Grad und wird erheblich in Druckspannung umgewandelt. Gleichzeitig kann LPCVD in Chargen verwendet werden, und kommerzielle LPCVD -Öfen können jeweils bis zu 100 Wafer enthalten.

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 >50 Torr und eine Abscheidungsrate von 1 μm\/min. Da die hohe Temperatur von APCVD das Polysilizium von der darunter liegenden SiO2 -Schicht trennt, muss im Allgemeinen eine Schicht Polysilicium unter 100 Nanometern mit LPCVD als Pufferschicht (Samenschicht) abgelegt werden.