Tại sao polysilicon thường được gửi với LPCVD?

Các dạng silicon

Trong các quá trình bán dẫn và MEMS, silicon có ba dạng, đơn tinh thể, đa tinh thể và vô định hình. Để phân biệt ba điều này, trọng tâm chính là cấu trúc mạng: sắp xếp mạng tinh thể đơn tinh thể là tầm xa có trật tự, có trật tự ngắn; Sự sắp xếp của mạng polysilicon bị rối loạn tầm xa và có trật tự tầm ngắn. Silicon vô định hình bị rối loạn tầm xa, phạm vi ngắn bị rối loạn. Phân tích XRD có thể được sử dụng để nhanh chóng phân biệt hình thái của silicon, với một tăng đột biến là hoàn toàn đơn tinh, nhiều gai là polycrystalline và mantou đạt cực đại là vô định hình. Silicon vô định hình và đa tinh thể có thể được chuyển đổi ở 580 độ, trong khi silicon đơn tinh thể rất khó chuyển đổi thành polysilicon hoặc silicon vô định hình.

Sơ đồ hình của ba mạng hình thái của silicon

Silicon được lắng đọng như thế nào

Các phương pháp lắng đọng của silicon bao gồm lắng đọng hơi vật lý và lắng đọng hơi hóa học, nhưng trong dòng chảy thực tế của chất bán dẫn và MEM, hầu hết tất cả các phương pháp lắng đọng hơi hóa học đều được sử dụng. Các màng mỏng silicon đơn tinh thể chủ yếu được điều chế bằng MOCVD (lắng đọng hơi hóa học oxit kim loại) để chuẩn bị các lớp epiticular; Do quá trình nhiệt độ thấp, silicon vô định hình thường sử dụng PECVD (lắng đọng hơi hóa học tăng cường huyết tương); Polysilicon có thể sử dụng PECVD, APCVD (lắng đọng hơi hóa học khí quyển) và LPCVD (lắng đọng hơi hóa học áp suất thấp) và PECVD đòi hỏi một bước ủ để chuyển đổi vô định hình thành đa tinh thể.

Bảng- Ưu điểm và nhược điểm của sự lắng đọng hơi hóa học khác nhau

0010-20351 6 inch Mô -đun đèn DEGAS 350C PVD

LPCVD gửi polysilicon

Ống lò LPCVD trên đường quy trình là một lò nằm ngang lớn với nhiệt độ bên trong từ 580 C đến 650 C và áp suất không khí từ 100 đến 400 MTORR. Nguồn khí được sử dụng phổ biến nhất là silane (SIH4), phân hủy nhiệt ở một nhiệt độ nhất định để tạo thành silicon. Đối với một quá trình LPCVD điển hình (ví dụ 200MTorr), nhiệt độ chuyển tiếp vô định hình sang đa tinh thể là khoảng 580 độ, ngoài đó các màng mỏng polysilicon được lắng đọng. Ở 625 độ, các hạt là lớn và cột, và định hướng chủ yếu là silicon (110); Từ 650 độ đến 700 độ, hướng tinh thể (100) chiếm ưu thế. Điện trở suất của polysilicon chưa được mở là rất cao, thường là trong khoảng 106 ~ 108Ω · cm. Có hai cách để giảm điện trở suất của polysilicon, khuếch tán nguồn trạng thái rắn và cấy ion, và doping liều cao đã biết và điện trở vuông của màng dẫn điện polysilicon nhỏ hơn 10 ω\/□.

Sơ đồ hình của lò LPCVD

0010-20317 8 "Mô -đun đèn

Ưu điểm chính của việc sử dụng LPCVD để gửi polysilicon là nó có thể có được một lớp phim chất lượng cao, dày đặc, căng thẳng thấp, có độ che phủ bước tốt và có tính đồng nhất trên chip và ngoài tờ tốt. Hiện tại, các đặc điểm vật chất của polysilicon LPCVD trong ngành là khoảng 150 mô đun của GPA Young, độ bền kéo khoảng 1,2 GPa và ứng suất dư có thể là ± 50 MPa. Ứng suất của lớp polysilicon phụ thuộc vào nhiệt độ, bất kể áp suất lắng đọng, khi nhiệt độ dưới 580 độ, ứng suất là ứng suất nén. Ở 600 độ, ứng suất là ứng suất kéo trung bình hoặc cao, nhưng ở nhiệt độ lắng đọng là 620 độ, nó được chuyển đổi đáng kể thành ứng suất nén. Đồng thời, LPCVD có thể được sử dụng theo đợt và các lò LPCVD thương mại có thể chứa tới 100 wafer cùng một lúc.

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 và tốc độ lắng đọng 1 μm\/phút. Do nhiệt độ cao của APCVD phân tách polysilicon với lớp SiO2 bên dưới, nên thường cần phải gửi một lớp polysilicon dưới 100 nanomet với LPCVD làm lớp đệm (lớp hạt).