RTCVD過程可以用來沉積多晶硅、氮化硅和二氧化硅,例如在淺溝槽隔離工藝中使用CVD氧化硅填充溝槽。高溫下可以利用四乙氧基硅烷(TEOS)或Si(OC2H5)4沉積高質量薄膜和高間隙填充能力的未摻雜硅玻璃(USG) 。
為了達到更好的工藝控制和更高的產量,臨場檢測技術變得更加重要。精確的溫度測量是RTP工藝成功的關鍵(即在1000攝氏度上下2攝氏度溫度范圍內)。臨場厚度測量在氧化反應和RTCVD終端點檢測過程中是必要的。
配套工具由主機平臺和數個反應室組成,并且能將不同的工藝過程整合在一個系統(tǒng)中。因為工藝之間的間歇時間減少,所以配套工具能增加產量;由于晶圓的轉動在真空環(huán)境中進行,所以降低了受污染的概率而利于獲得較高的成品率。下圖顯示了一個包含完整柵氧化、多晶硅沉積和多晶硅退火過程的配套系統(tǒng)。
首先從裝載系統(tǒng)中載入晶圓,然后關閉裝載系統(tǒng)閥門并對裝載系統(tǒng)抽真空,當壓力降到與轉換室的壓力相同時打開細長的閥門。轉換室中的機器手將晶圓送到HF蒸氣刻蝕室后,開始清洗并移除硅晶圓表面的原生氧化層。去除了原生氧化層之后就將晶圓送到RTO反應室進行高質量超薄柵氧化層的生長和退火工藝,完成后將晶圓轉送到RTCVD反應室進行多晶硅沉積和退火,然后再將晶圓送到冷卻/儲藏室,最后通過轉移機器手將晶圓取出并送到卸載系統(tǒng)的晶圓盒內。
01
加熱工藝發(fā)展趨勢
未來將著重于快速加熱工藝在臨場監(jiān)測和配套工具上的發(fā)展應用,但是高溫爐仍將繼續(xù)用于非關鍵性的加熱工藝過程中。
快速加熱處理過程包括快速加熱退火(RTA)、快速加熱氧化(RTO)及快速加熱CVD(RTCVD)。RTA工藝具有數種不同的類型,包括離子注入后的退火(超過1000攝氏度)、合金退火 (大約700攝氏度)、電介質退火(700?1000攝氏度)以及金屬退火(低于500攝氏度)。
隨著器件特征尺寸的縮小,結面深度變得很淺(小于200 A),這使得離子注入后退火非常具有挑戰(zhàn)性。離子注入退火恢復損傷需要高溫,但熱積存要求退火時間在很小的范圍。尖峰退火、激光退火和沖洗技術被發(fā)展,以滿足超淺結的要求。
尖峰退火是一個高峰時間很短的RTA過程,通常遠小于1S。它釆用高的峰值溫度,以最大限度地激活摻雜物,并快速升降溫度以盡量減少雜質擴散。下圖說明了溫度變化的尖峰退火過程。從溫度曲線很容易看到為什么這個過程被稱為“尖峰退火”。
下圖(a)為模擬標 準1025攝氏度的0. 13um PMOS摻雜分布和15 s RTA;下圖(b)是同一結構在1113攝氏度的尖峰退火結果??梢钥吹?,尖峰退火大大降低了雜質擴散。在納米技術節(jié)點這種技術變得更加重要,因為這時所需的結面深度變得更薄,在退火過程中應盡量減少雜質擴散。
審核編輯:劉清
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原文標題:半導體行業(yè)(一百三十八)——加熱工藝(十九)
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