等离子体增强化学气相沉积SiN--等离子体增强化学气相沉积氮化硅

用感应耦合等离子体源进行等离子体增强化学气相沉积(2或13兆赫兹)
感应耦合等离子体

射频驱动基板电极

• 沉积温度:20-100 oC
• 低压(小于 10 毫托),为了最好的电学品质
• 无NH3的工艺过程
• 速率:5-100 纳米/分钟
• 在6英寸晶片上良好的均匀性
• 击穿场强大于4 ×106 伏/厘米
• 折射率可在1.77至2.54范围内调整
• 应力小于100 兆帕
• 膜应力可在25兆帕压应力至25兆帕张应力范围内变化(无外加偏压)
• 红外透射谱无N-H键吸收峰

感应耦合等离子体化学气相沉积 SiN

• 保形沉积
• 同一批次的均匀性公差在± 2 - 4 %
• 沉积速率一般为10-15 纳米/分钟,最大100纳米/分钟
• 折射率典型值2.0,但可在1.8至2.5范围内调控
• 薄膜应力在-1 GPa 至 +0.5 GPa范围内完全可控
• 缓冲氢氟酸(5:1)腐蚀速率小于30 纳米/分钟
• 氢氧化钾腐蚀速率小于0.5 nm/分钟
• 针孔/颗粒密度小于0.1/平方厘米

无氨气等离子体增强化学气相沉积氮化硅

• 沉积温度250-350 oC
• 沉积速率7-12 纳米/分钟
• 折射率 2.00
• 薄膜厚度变化(十字工作台)小于± 3%
• 薄膜厚度变化(每次工艺过程之间)小于± 2%
• 折射率变化(十字工作台)小于± 1%
• 折射率变化(每次工艺过程之间)小于± 1%
• 腐蚀速率(1:20 氢氟酸:去离子水)小于 20纳米/分钟*
• 混频条件下,击穿场强大于8.5 ×106 伏/厘米 应力小于50 兆帕
• 适合于330oC在InP层上进行等离子体增强化学气相沉积
• 甚至在低沉积温度(大约100 oC)下也能产生出稳定的薄膜性质
• 采用可选的双频(高频和低频)技术实现对应力的控制

* 在330 oC,更高的温度工艺提供更低的缓冲氢氟酸腐蚀速率,但是不推荐InP基晶片使用

PECVD

PECVD of Silicon Nitride
  • 速率:5-100 纳米/分钟
  • 在6英寸晶片上良好的均匀性
  • 折射率可在1.77至2.54范围内调整

PECVD of SiN - Ammonia free

  • 沉积速率一般为7-12 纳米/分钟
  • 折射率2.0
  • 折射率变化(十字工作台)小于± 1%
  • 折射率变化(每次工艺过程之间)小于± 1%

 

ICP CVD

感应耦合等离子体化学气相沉积 SiN
  • 同一批次的均匀性公差在± 2 - 4 %
  • 沉积速率10-15 纳米/分钟,最大100纳米/分钟
  • 折射率典型值2.0,但可在1.8至2.5范围内调控

 

SiN RIBD

使用反应离子束溅射沉积(RIBD)技术沉积氮化硅(Si3N4)

工艺参数
  • 在Ionfab300Plus (LC)中进行Si3N4的RIBD沉积
    预清洁:35cm的源可以对最大200mm的衬底进行预清洁
  • 沉积用气体:Ar,N2
  • 最大直径200mm的晶片
性能参数总结:  

 处理室基本气压a

<3e-7 Torr 

 进样基本气压b

<1e-5 Torr

a. 经12小时80°C的烘烤。
b. 进样泵在3分钟内下降到6E-5Torr。样品装载时间小于5分钟,也就是从进样到处理托盘的进样泵气压下降的时间。

工艺参数
1. 衬底旋转和倾斜的Si3N4 沉积。 

参数/工艺

Si3N4 沉积

靶(尺寸=200mm)

Si3N4

反应气体

Ar+N2

沉积速率[nm/min]

0.5到4nm/min

8”晶片的均匀性[±%]1, 2

<±2%

重复性[±%]

<±3

应力(压缩)2

<500MPa

注释:
1. 边缘5mm范围除外
2. 在沉积速率为最大值的50%以下时可以保证应力和均匀性的结果

注释

附加注释:

  PlasmaPro System400
Deposition rate: > 3nm min
Refractive Index: 1.9 - 2.7 (controllable)
Uniformity: ± 5% (200mm Target Size)
Single wafer size: Up to 150mm
Batch size: 4 x 150mm or 8 x 100mm