影響半導體外延爐生長速度的重要因素諸多,提升應(yīng)從工藝指標、設(shè)備構(gòu)造和材料管理體系協(xié)作管控下手。針對當前技術(shù)性進度,有效優(yōu)化路徑是:根據(jù)控制環(huán)境溫度、氣體壓力和壓力,并配對基板晶向和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)軟件,完成快速與高質(zhì)量均衡。以下屬于實際優(yōu)化措施:
一、關(guān)鍵加工工藝參數(shù)優(yōu)化
溫控:選擇適合的控溫以穩(wěn)定速度
外延生長存有“超低溫區(qū)”與“高溫區(qū)”2個操縱體制:
超低溫區(qū)(A區(qū)):生長速度對溫度極為敏感,由表層化學變化核心,適宜細致管控但速度比較低。
高溫區(qū)(B區(qū)):生長速度保持穩(wěn)定,由液相品質(zhì)輸運操縱,溫度變化影響小,比較適合現(xiàn)代化快速生長發(fā)育。
提議:將外延性環(huán)境溫度設(shè)定為高溫區(qū)(如SiC常見1500–1700℃),既保證了高生長速度,又可以減少環(huán)境溫度細微起伏產(chǎn)生厚度不均勻。
氣體壓力與濃度值調(diào)整
載氣流動速度(H?):提升H2流動速度能增強生成物輸送和副產(chǎn)品排出來,生長速度與流動速度的平方根正相關(guān)。
夾雜與協(xié)助汽體:適當引進HCl可以實現(xiàn)液相打磨拋光,消除表面裂紋,提高外延性品質(zhì),間接性適用更高一些生長速度。
反應(yīng)室工作壓力管控
低電壓自然環(huán)境有益于氣體擴散,降低液相形核,提高塑料薄膜品質(zhì);而適度增加可以提高生成物濃度值,加速生長速度。
格外的,在550–800℃低溫條件下,室工作壓力≥150托可明顯提高夾雜硅外延層的沉積速率。
轉(zhuǎn)動系統(tǒng)
對轉(zhuǎn)動構(gòu)件開展動平衡校正,保證單晶硅片受力均勻,避免因為震動造成生長發(fā)育不均勻。
控制轉(zhuǎn)速比:前期選用低速檔推動吸咐,中后期加速提高傳熱,可提升生長發(fā)育動力學模型。
二、基板與晶向配對
不一樣晶向的基板生長速度不一樣,順序為
偏移
在實際應(yīng)用中應(yīng)依據(jù)元器件需求選擇趨向,在確保結(jié)晶品質(zhì)情況下追尋半導體外延爐速度更大化。
三、設(shè)備結(jié)構(gòu)和技術(shù)革新
片式式 vs 多內(nèi)置式
片式式設(shè)備雖生產(chǎn)能力比較低,但更加容易完成快速、高均勻度生長發(fā)育,適宜運用。
多內(nèi)置式設(shè)備需要解決片間一致性難點,目前仍是合格率短板。
反映源挑選
應(yīng)用三氯硅烷取代四氯化硅,可在較低條件下完成更高一些生長速度,且熱費用預(yù)算變低,適宜厚外延層生長發(fā)育。
二氯硅烷或氯硅烷適用超低溫層析外延性,沉積速率快,缺點密度小。