多晶硅栅极刻蚀过程中边缘刻蚀缺陷的研究及改善

刻蚀缺陷是半导体制程中最关键和最基本的问题,理想的等离子体刻蚀工艺过程中,刻蚀气体必须完全参与反应而形成气态生成物,最后由真空泵抽离反应室。但实际上,多晶硅栅极等离子体刻蚀过程中,生成的反应聚合物(polymer)无法由真空泵抽离反应室而附着在刻蚀腔壁上,造成反应室的污染,有些甚至附着在晶圆表面而形成元器件的微粒子污染,造成产品良率下降甚至报废。本文通过改变调整刻蚀工艺参数等方式,成功解决了多晶硅栅极刻蚀工艺制程中反应生成物转变为微粒子污染物这一问题,使得产品良率提升了3%,刻蚀反应腔体保养时数延长了一倍,晶圆报废率降低了0.03%。     

静电卡盘与晶圆之间稀薄气体传热的影响因素

通过在晶圆背面填充稀薄气体的方式来对晶圆进行冷却或加热是等离子体刻蚀工艺中的一项关键技术。该文对晶圆与静电卡盘之间的稀薄气体传热问题进行了解析建模,给出了一个适用于整个气压范围的气体导热解析表达式,并用直接模拟Monte Carlo方法验证了其准确性。基于该解析模型,还对气体压强、狭缝距离、热适应系数和气体温度等影响传热系数的参数进行了研究,发现狭缝距离和气体温度对传热系数影响较弱,即静电卡盘表面形貌(如凸台高度等)和刻蚀温度对于静电卡盘与晶圆之间的传热效果影响不大;而气体压强和热适应系数都表现出对传热系数有明显的影响。因此,在实际的刻蚀工艺中,可以通过调节气体压强来改变静电卡盘与晶圆之间的传热效果。     

不同冷却方式对中心锥冷却效果的影响

为研究不同冷却方式对航空发动机中心锥冷却效果的影响,建立了发动机低压涡轮后部件的物理模型,采用流固耦合的方法计算得到中心锥表面温度分布,重点研究了在不同冷却方式下冷却流量比、锥面气膜入射角度等参数对冷却效果的影响。研究表明:腔体引气对中心锥前段与末端的冷却效果较好,对中段双排孔之前部分的冷却效果较差,在有限范围内增加冷却空气流量能够提高冷却效果;当流量比不变时,采用腔体引气／锥面气膜结合方式时中段双排孔之前锥面温度比仅采用腔体引气冷却时降低了40％。     

等离子体刻蚀中边缘离子轨迹的控制与优化

由于常规等离子体刻蚀系统在晶圆边缘处的阻抗与晶圆中心处的阻抗不一致, 使离子在晶圆边缘处的运动轨迹发生偏移, 很难满足越来越高的刻蚀工艺均匀性及深宽比的要求。本文提出一种通过调整晶圆边缘阻抗进行边缘离子运动方向优化的方法, 可以连续实时地调整边缘离子的运动轨迹, 实现对边缘离子运动方向的控制。研究结果表明, 离子的运动方向可以被优化为垂直于晶圆表面, 从而能获得良好的刻蚀速率均匀性及垂直的刻蚀形貌。     

钛酸钡粉体的表面包覆与电子陶瓷改性

为实现改性杂质与钛酸钡粉体的均匀混合，达到对材料微结构、相结构和电学特性的准确控制，对水热纳米晶钛酸钡粉体进行了改性杂质的非均匀形核表面淀积包覆．文中利用包覆Y（OH），后的钛酸钡粉体在水中的毛细管浸润性得到改善、以及两种工艺方法制备的粉体在液一固分离离心过程中离心转速对液一固分离率的影响，判断Y（OH），对钛酸钡粉体的包覆效果；探讨了掺杂工艺对Y掺杂钛酸钡陶瓷半导化和室温电阻率的影响，以及用非均匀形核表面淀积包覆工艺制备的陶瓷PTCR和细晶介质陶瓷的性质．润湿性实验显示，利用表面淀积包覆工艺确实能获得良好的包覆效果．     

气压在由SiH_4淀积多晶硅时的作用

对由SiH_4淀积多晶硅的质量输运过程进行动力学分析,建立了完整的淀积模型和速率表达式,并由该式讨论了气压对淀积速率和表观激活能的影响。指出,从常压至数乇,随气压降低淀积速率提高,表观激活能降低。特别设计了突出气压影响的实验,实验结果支持理论分析的结论。还讨论了气压降低对淀积质量的影响。     

LPCVD设备维护保养的重要性分析

LPCVD设备是目前国内外半导体集成电路,半导体光电器件制备工艺中常用的CVD设备之一。简要分析正硅酸乙酯源低压化学气相淀积法淀积SiO_2膜过程中产生的问题,并根据实际使用的经验,对低压化学气相淀积法设备在生产过程中出现的问题进行讨论,分析和总结其维护及保养措施。     

阴极电淀积CdTe多晶薄膜组织结构的观察与分析

用电淀积方法制作CdTe薄膜,可降低半导体材料的消耗和生产费用,对降低太阳电池成本具有很大吸引力。但由于发展较晚,工艺尚不成熟,重覆性也差。其原因是对成膜机理和各种影响因素未能有足够了解。为此,我们在不同电淀积条件下制备了CdTe薄膜,并对它作了X射线结构分析和电镜观察,初步得出一些结果: 1.有些CdTe薄膜中,出现Cd晶粒、针孔、裂缝等缺陷,对薄膜质量是有害的。它们的出现与许多因素有关,如电淀积过程中搅拌情况,衬底的表面状态,电介液的组成,阴极电位,电流密度,以及样品中的残余内应力等。 2.电淀积CdTe多晶薄膜都有不同程度的织构现象,这对改善太阳电池性能有利。提出了一个柱状晶体生长模型加以解释。     

固相反应形成硅化钛薄膜性质的研究

在超大规模集成技术中,有关自对准硅化钛MOS器件工艺的研究正在日益深入.这一工艺通过对淀积的难熔金属膜进行适当的热处理,形成自对准的MOS器件的栅互连电极与源漏区接触.在Ti/Si系统热处理过程中,氧玷污是一个影响硅化钛形成及其性质的重要因素.本工作提出了用表面覆盖层抑制氧玷污而使形成优良硅化钛薄膜的方法,同时也试验了用快速退火技术形成硅化钛薄膜的工艺. 实验中采用的衬底材料为:P-(111)、P-(100)单晶硅和氧化层上淀积的n~+掺杂多     

PECVD淀积SiO2的应用

研究了PECVD腔内压力、淀积温度和淀积时间等工艺条件对SiO2薄膜的结构、淀积速率和抗腐蚀性等性能的影响。结果表明,利用剥离工艺,并采用AZ5214E光刻胶作为剥离掩模成功制作了约2μm厚的包裹在金属铝柱周围的SiO2隔热掩模。     

高频反应溅射淀积氮化硅

钠离子沾污及其在SiO_2中的高迁移率,是造成半导体器件性能不稳定和使MOS 器件阀值电压难于控制的主要原因。目前,以Si_3N_4和Al_2O_3代替SiO_2或与SiO_2组成双层结构,对提高器件的稳定性、可靠性,具有良好的效果。本文介绍利用国产JS—450型高频溅射设备淀积Si_3N_4的工艺、影响薄膜淀积速率和质量的主要因素,并简要介绍此法淀积的Si_3N_4薄膜的特性和实际使用的效果。     

Al金属多晶硅纳米膜欧姆接触的制作

利用低压化学气相淀积法(LPCVD)在表面有热氧化二氧化硅的(100)硅衬底上生长80nm厚多晶硅纳米膜,并对其界面进行表征.制作出单层Al金属的欧姆接触样品,在不同退火温度条件下对样片的电阻进行测量.结果表明,退火使欧姆接触的电阻率降低,接触电阻率可达到2.41×10-3Ω.cm2.     

降低晶圆粘片率提高平均故障间隔

在半导体制造工艺中．铝因其低电阻率以及与硅和硅片制造工艺的兼容性而被作为互连材料广泛应用。在生产过程中．晶圆粘片现象是影响平均故障间隔（MTBF）的一个主要问题。因为在强直流等离子体的作用下，晶圆很容易粘在工艺腔中的零部件上，从而导致产品良率降低甚至报废。本文对造成晶圆粘片的各种因素进行研究和分析，通过改进硬件，降低了晶圆粘片的发生率，进而提高了平均故障间隔。     

晶圆片快速热处理工艺中温度非均匀性研究

采用传导与辐射耦合传热模型,对晶圆片内传热过程进行了数值模拟,研究了热传输特性变化对于晶圆片表面温度非均匀性的影响.结果表明:硅与掺杂硅导热系数的提高有助于减小沿晶圆片表面的温差,而总的温度水平变化很小;当吸收系数从104降至103 m-1时,晶圆片顶部表面的温度水平和温差骤降,当吸收系数等于103 m-1时,温度水平和温差变化不大;发射率对于晶圆片顶部表面温度水平和温差具有主要影响,提高发射率可以轻易增加晶圆片表面的温度水平;使用改善后特性数据,总的温度水平较基础算例降低约200K.研究结果有助于认识快速热处理工艺中能量传输过程、改善温度监测和控制水平.     

束参数对离子束溅射法所淀积非晶硅电特性的影响

本文论述了用离子束溅射淀积非晶硅(a-Si)和氢化非晶硅(a-Si:H)的方法,提供了加速电压和衬底位置改变对薄膜暗电阻率的影响结果,通过有关淀积工艺条件的研究,得出了一些有用的结论。     

离子束刻蚀光栅掩模图形转移分析

依据特征曲线法推导出非晶体表面的离子束刻蚀模拟方程;结合全息光栅的刻蚀特点开发出离子束刻蚀模拟程序。模拟程序获得的模拟刻蚀参数可以用于类矩形光栅的刻蚀工艺参数设计,准确地描述不同工艺过程、工艺参数对最终刻蚀结果的影响,进而实现离子束刻蚀过程的可控性和可预知性。     

PECVD氮化硅薄膜的制备和研究

我们设计制造了一套PECVD低温淀积氮化硅的小型设备。并将生成膜用于半导体器件的钝化。本文介绍了这套设备的原理和设计思想,研究了工艺参数对生成膜的影响,测定了生成膜的各种物理化学性能。我们认为这是一种值得在我国推广的钝化工艺。     

低温生长氮化铝薄膜栅介质电性的研究

直流平面磁控溅射低温成膜,靶上发射的二次电子可得到正交电磁场的控制,减少高能粒子对器件表面的轰击,使膜中缺陷减少;有利于减少膜与基片间的界面态;还以较高的速率淀积薄膜,有利于大批量生产.至今对 AlN-Si 接触的界面和介电特性研究报导不多,低温制膜的界面性能研究更少.本文用直流平面磁控溅射法在硅片上淀积AlN 制成 Al/AlN/Si 结构并对其进行电性测试分析.     

化学汽相淀积钨及硅化钨膜

随着集成电路技术的迅速发展,对材料的性能及材料的制备工艺提出了更高的要求.为满足大规模和超大规模集成电路的特殊需要,耐熔金属和硅化物主要用在下列三个方面:(1)用作接触阻挡层,保护浅结电路,防止铝“尖锋”失效.(2)用作低阻栅材料,代替多晶硅栅,可以有效地减小栅极的薄层电阻,提高器件的速度.(3)用作连线材料,代替铝线,在高温大电流的场合下使用,可提高器件的可靠性和使用寿命.由于化学汽相淀积(CVD)钨和硅化钨在材料和工艺两方面具有许多优点,已被广泛地采用. WF_■作为淀积的钨源,钨膜的淀积可以采用硅还原或者氢还原工艺:     

聚合物冷却介质对50CrMn钢板簧的淬火分析

为消除用油作淬火冷却介质造成的环境污染和火灾隐患,笔者在分析了聚合物冷却介质的冷却性能后,3种浓度的281A水溶性冷却介质对50CrMn钢板簧进行了淬火工艺试验,并对试样进行了金相分析和硬度测试,随后,与20号机油进行了淬火变形、介质管理等方面的比较,进而,分析了聚合物淬火介质淬长片板簧侧弯变形超差的原因是：此类冷却介质在钢的Ms点以下的温度范围,其冷却速度远较油快所致。最后,总结出在板簧行业推广使用聚合物冷却介质时,尚需解决降低该类介质在低温区的冷却速度和使用过程中的浓度校正及变质等问题。