LPCVD法制备多晶硅薄膜工艺的研究

摘要

随着器件特征尺寸的不断减小以及衬底尺寸的不断加大，对衬底硅片的质量提出了更加严格的要求。多晶硅吸杂作为一种外吸杂技术，具有增强吸杂的作用，可获得硅片表面足够宽的洁净区，能显著改善衬底硅片的表面质量，已经作为ULSI和VLSI衬底硅片吸杂的主要方式。但多晶硅薄膜生长过程产生的应力使得硅片抛光后翘曲度发生很大变化，无意引入的颗粒也会造成表面发雾等不良，严重影响着所加工产品的质量和良率。 本课题利用低压化学气相沉积（Low Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD）法以高纯硅烷为反应气体，在N型（100）硅衬底上成功制备出表面质量和几何参数满足要求的多晶硅薄膜。通过对沉积参数与薄膜生长速率和翘曲度关系的讨论并结合对热处理条件的研究，得出在沉积温度为630℃，反应压力为0.25torr，流量为360sccm时为较为理想的沉积条件。随沉积温度升高、膜厚增加，硅片的翘曲度增量逐渐变小。随退火温度升高，衬底硅片的翘曲度呈减小的趋势，1000℃左右是翘曲度剧烈变化的临界点，高于1000℃退火60min可以实现对翘曲度的有效控制。另外，通过对腔体颗粒不良的研究，发现腔体内部的升温速率为10℃/min，压力变化速率为3torr/s，进舟、退舟时的温度在600℃左右时可获得腔体内部较好的颗粒状态。在工艺结束后，通过增加腔体Cycle purge操作，腔体内部颗粒情况可以得到改善。改善后所加工薄膜质量和良率较好。

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