资源描述：
《低应力PECVD氮化硅薄膜工艺探讨.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第19卷 第4期固体电子学研究与进展Vol.19,No.41999年11月RESEARCH&PROGRESSOFSSENov.,1999低应力PECVD氮化硅薄膜工艺探讨王玉林 郑雪帆 陈效建(南京电子器件研究所,210016)19980720收稿,19981106收改稿提要 介绍了一种掺氦的等离子增强化学气相淀积(PECVD)氮化硅薄膜工艺技术,可调控氮化硅薄膜的应力,从而在较低的射频功率下生长低应力的氮化硅薄膜。文中对其机理作了初步的探讨。所生长的氮化硅薄膜的折射率和腐蚀速率没有明显变化,对器件,尤其是对砷化镓异质结器件几乎没有应力损伤。关键词:等离子增强化学气相淀积 氮化
2、硅 氦 应力 异质结器件中图分类号:TN3041055AMethodforPECVDSiliconNitrideFilmStressControlWangYulinZhengXuefanChenXiaojian(NanjingElectronicDevicesInstitute,210016,CHN)Abstract:Inthispaper,agoodmethodforPECVDsiliconnitridefilmstresscontrolwiththeadditionofheliumgasisrecommended.Inthisway,siliconnitridefilmwi
3、thlowerstresscanbedepositedunderlowerRFpower.Andthebasicprinciplewasdiscussedelementally.ThedepositedfilmhasthesimilarindexofrefractionandthesimilaretchratioindilutedHFtothenormalsiliconnitridefilm,andalmosthasnostressdamagetotheGaAsmicrowavedevices,especiallytotheGaAsheterojunctiondevices.K
4、eyWords:PECVDSiliconNitrideHeliumStressHeterojunctionDevicesEEACC:0520F1 引 言由于等离子增强化学气相淀积(简称PECVD)具有淀积温度低、淀积膜针孔密度小、均匀性好、台阶覆盖性好等优点,因此PECVD氮化硅薄膜技术在半导体器件和集成电路的研制中,为制作芯片的钝化膜和多层布线间的介质膜,在过去的时间里已得到广泛重视。4期 王玉林等:低应力PECVD氮化硅薄膜工艺探讨449新型异质结材料是多层的、薄层(10nm)的异质结构,因而在异质结器件的研制过程中,对制作器件的表面工艺要求更高。当用作钝化保护的
5、介质膜有一定的内应力后,就会导致异质结界面晶格失配、应力、缺陷,产生不良的界面态、界面陷阱,严重影响器件的特性,在器件的直流特性上反映出来的现象就是器件(HEMT、HFET等)的饱和电流明显减小,跨导变小,正反向击穿特性变差,严重时会变得看不到象样的伏2安特性。虽然PECVD工艺过程中衬底温度、温度的稳定性、衬底加热温升的均匀性、辐射以及离子损伤都会对材料结构,也就是对器件的性能有影响,但是当生长温度较低(200℃)、热交换充分、射频功率较小(例如25W)时,这些因素的影响比起介质膜应力的影响就显得次要了。在GaAs器件,特别是新型的GaAs异质结器件及其单片集成电路的研制开发
6、中,低应力PECVD氮化硅薄膜工艺已显得至关重要。2PECVD系统及基本原理2.1 淀积系统整个系统由真空系统、电气系统、气体系统等组成,在微机的控制下工作,系统结构示意如图1,反应气体由上电极(阳极)板上的密集分布的小孔进入反应室。该系统实行装片室和反应室分开的结构,以使得反应室不会经常暴露大气。气体系统配有精密的质量流量计,能精确地控制气体的流量,从而可保证工艺的均匀性和重复性。2.2PECVD氮化硅薄膜生长的基本原理PECVD是一种射频辉光放电的物理过程和化学反应相结合的技术,在真空室中通以一定量图1PECVD系统结构示意图Fig.1SketchofPECVDsystem
7、的高纯氨气及2%浓度的充氮硅烷,调控反应室内气体的压力为一合适的值,在射频源产生的高频电场的激发下,气体产生高能电子和活性离子,即等离子体。由于高能电子的有效碰撞,有关的化学键被打开,然后通过重新结合后淀积在衬底表面上,就这样在较低的温度下完成了相应[1]的化学反应,淀积形成了氮化硅薄膜。通常的淀积条件如表1所示。表1 通常的PECVD氮化硅薄膜的工艺条件Tab.1TheprocessspecificationsforconventionalPECVDsiliconnitridefilm2%
