HDPCVD技術(shù)應(yīng)用與設(shè)備維護(hù)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 HDPCVD技術(shù)應(yīng)用與設(shè)備維護(hù) 系 電子信息工程系 專業(yè) 微電子 姓名 曹海峰 班級(jí) 微電113 學(xué)號(hào)_ 28_指導(dǎo)教師 徐振邦 職稱 講師 指導(dǎo)教師 職稱 設(shè)計(jì)時(shí)間 2012.9.152013.1.4 摘要HDPCVD工藝自問(wèn)世以來(lái)憑借其獨(dú)特的在高密度等離子體反應(yīng)腔中同步淀積和刻蝕絕緣介質(zhì)的反應(yīng)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了在較低溫度下對(duì)高深寬比間隔的優(yōu)良填充, 其所淀積的絕緣介質(zhì)膜具有高密度、低雜質(zhì)缺陷等優(yōu)點(diǎn), 同時(shí)對(duì)硅片有優(yōu)良的粘附能力, 這些優(yōu)勢(shì)使 HDPCVD 工藝迅速取代其他傳統(tǒng)工藝而一舉成為先進(jìn)半導(dǎo)體制程中對(duì)超細(xì)間隔進(jìn)行絕緣介質(zhì)填充的首選。本課程設(shè)計(jì)主要以介電質(zhì)化學(xué)氣相淀積工藝為基礎(chǔ)

2、，以高密度等離子體（HDPCVD）為研究對(duì)象，從高密度等離子體的工藝原理、在半導(dǎo)體制造中的工藝應(yīng)用、以及設(shè)備構(gòu)成和維護(hù)等多方面進(jìn)行了詳細(xì)描述。關(guān)鍵詞：高密度等離子體，化學(xué)氣相淀積，半導(dǎo)體制造，填充目錄摘要2目錄3第1章 緒 論41.1引言41.2DCVD工藝的分類4第2章 HDPCVD的工藝原理62.2CVD的工藝原理62.3PECVD工藝原理82.4高密度等離子體CVD（HDPCVD）92.5HDPCVD的反應(yīng)腔及主要反應(yīng)過(guò)程112.6HDPCVD工藝的重要指標(biāo)-淀積刻蝕比13第3章 HDPCVD技術(shù)的應(yīng)用153.1HDPCVD工藝在半導(dǎo)體制造中的應(yīng)用153.2半導(dǎo)體制造對(duì)HDP的工藝要求1

3、53.3HDPCVD工藝中對(duì)薄膜質(zhì)量的測(cè)量參數(shù)163.4HDPCVD工藝中的兩個(gè)問(wèn)題18第4章 HDPCVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)及維護(hù)194.1HDPCVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)194.2HDPCVD設(shè)備的維護(hù)20第5章 總結(jié)與展望24參考文獻(xiàn)25致謝26第1章 緒 論第1章 緒 論1.1 引言微芯片加工是一個(gè)平面加工的過(guò)程，這一過(guò)程包含在硅片表面生長(zhǎng)不同膜層的步驟，通過(guò)淀積工藝可以完成在硅片表面生長(zhǎng)薄膜，導(dǎo)電薄膜層和絕緣層對(duì)于能否在硅襯底上成功制作出半導(dǎo)體器件是至關(guān)重要的。成膜技術(shù)被用來(lái)加工電路，主要用來(lái)隔離絕緣介質(zhì)層之間所夾的金屬導(dǎo)電層連接不同的IC器件。在制造工藝中，多種不同類型的膜淀積到硅片上，在某些情況下

4、，這些膜成為器件結(jié)構(gòu)中的一個(gè)完整部分；另外一些膜則充當(dāng)了工藝過(guò)程中的犧牲層，并且在后續(xù)的工藝中被去掉。在微芯片加工中，膜淀積通常指薄膜，因?yàn)檫@些膜很薄以致它們的電學(xué)和機(jī)械學(xué)特性完全不同于同種材料下更厚的膜。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件特征尺寸的顯著減小，相應(yīng)地也對(duì)芯片制造工藝提出了更高的要求，其中一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的難題就是絕緣介質(zhì)在各個(gè)薄膜層之間均勻無(wú)孔的填充以提供充分有效的隔離保護(hù)，包括淺槽隔離，金屬前絕緣層（PMD），金屬層間絕緣層（IMD）等等。本文所介紹的高密度等離子體化學(xué)氣相淀積（HDPCVD)工藝自20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始被先進(jìn)的芯片工廠采用以來(lái)，以其卓越的填孔能力，穩(wěn)定的淀

5、積質(zhì)量，可靠的電學(xué)特性等諸多優(yōu)點(diǎn)而迅速成為0.25微米以下先進(jìn)工藝的主流。在HDPCVD工藝問(wèn)世之前，大多數(shù)芯片廠普遍采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)進(jìn)行絕緣介質(zhì)的填充。這種工藝對(duì)于大于0.8微米的間隙具有良好的填孔效果，然而對(duì)于小于0.8微米的間隙，用單步PECVD工藝填充具有高的深寬比(定義為間隙的深度和寬度的比值)的間隙時(shí)會(huì)在其中部產(chǎn)生夾斷（pinch-off）為了解決這一難題，淀積-刻蝕-淀積工藝被用以填充0.5微米至0.8微米的間隙,也就是說(shuō)，在初始淀積完成部分填孔尚未發(fā)生夾斷時(shí)緊跟著進(jìn)行刻蝕工藝以重新打開(kāi)間隙入口，之后再次淀積以完成對(duì)整個(gè)間隙的填充。HDPCVD工藝正是在

6、探索如何同時(shí)滿足對(duì)高深寬比間隙的填充和控制生產(chǎn)成本的過(guò)程中誕生的，它的突破創(chuàng)新之處就在于在同一個(gè)反應(yīng)腔中同步地進(jìn)行淀積和刻蝕的工藝。具體來(lái)說(shuō),在常見(jiàn)的HDPCVD制程中，淀積工藝通常是由和的反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而蝕刻工藝通常是由Ar和的濺射來(lái)完成。1.2 DCVD工藝的分類介電質(zhì)化學(xué)氣相淀積(Dielectric Chemical Vapor Deposition，DCVD)，是通過(guò)氣體或者氣相反應(yīng)物通過(guò)化學(xué)反應(yīng)的方式在基底表面形成固態(tài)薄膜?，F(xiàn)在半導(dǎo)體工藝?yán)锼褂玫牡矸e式的介電材質(zhì)，可以說(shuō)通通是DCVD的方式制作的。DCVD的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)控制淀積氣體制成精確的材料，而且線在當(dāng)寬越來(lái)越窄，金屬層層數(shù)越

7、來(lái)越多之后，DCVD因?yàn)榫邆淞己玫碾A梯覆蓋(StepCoverage)的能力，使它在半導(dǎo)體制程上所扮演的角色越來(lái)越重要。DCVD種類很多包括供應(yīng)商和在半導(dǎo)體制造中的常見(jiàn)應(yīng)用層。主要有常壓化學(xué)氣相淀積(APCVD)，低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)，次大氣壓化學(xué)氣相淀積(SACVD)，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)，高密度等離子體化學(xué)氣相淀積(HDPCVD)等。下面簡(jiǎn)單介紹這幾種DCVD制程的特點(diǎn)：1)、APCVD是半導(dǎo)體業(yè)界第一種類型的DCVD，由于反應(yīng)在常壓下進(jìn)行，反應(yīng)器設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單并允許高的淀積速度，連續(xù)工藝的APCVD系統(tǒng)有高的設(shè)備產(chǎn)量、優(yōu)良的均勻性以及制造大直徑硅片的能力，APC

8、VD的問(wèn)題是高的氣體消耗，并且需要經(jīng)常清潔反應(yīng)腔。APCVD主要用來(lái)淀積二氧化硅和參雜的二氧化硅。2)、LPCVD通常是在中等真空度下(約0.1-5托)，反應(yīng)溫度一般為300-900，常規(guī)的氧化爐(臥式或立式的)以及多腔集成設(shè)備都可以應(yīng)用于LPCVD中。LPCVD的特點(diǎn)是反應(yīng)壓力低于APCVD，熱壁反應(yīng)需要周期性的維護(hù)去除反應(yīng)腔內(nèi)的顆粒。LPCVD主要用來(lái)淀積二氧化硅，氮化硅，多晶硅等。3)、SACVD在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)腔中的壓力往往達(dá)到200托，甚至600托以上，所以被命名為次常壓CVD。4)、PECVD是通過(guò)使用等離子體能量來(lái)產(chǎn)生并維持DCVD反應(yīng)。PECVD的反應(yīng)壓力和LPCVD的壓

9、力是可以比擬的，因此，PECVD緊隨著LPCV的發(fā)展而發(fā)展，不同的是PECVD的反應(yīng)溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于LPCVD的反應(yīng)溫度，因此PECVD常用于后端鋁線間薄膜的淀積。5)、HDPCVD字如其名，高密度等離子體化學(xué)氣相沉積是以高密度混合氣體的形式，直接與反應(yīng)腔內(nèi)的硅片的表面接觸，它是PECVD發(fā)展的高階形式。與其它DCVD制程技術(shù)相比，HDPCVD能夠填充高深寬比間隙的薄膜，并且可以在300400的低溫條件下反應(yīng)。第2章 HDPCVD的工藝原理第2章 HDPCVD的工藝原理2.1 CVD工藝概述半導(dǎo)體加工其實(shí)是一個(gè)平面加工的過(guò)程，這一加工的過(guò)程其中就包含了在硅片表面生長(zhǎng)不同膜層。在硅片表面生長(zhǎng)薄膜是

10、通過(guò)淀積工藝可以完成的，DCVD成膜技術(shù)主用用于隔離絕緣介質(zhì)層之間的膜。伴隨著晶圓加工向更高的芯片密度提高，特征尺寸減小到小于0.18m，加工所用的材料和工藝也都有了顯著的變化。為了獲得更好的電學(xué)性能，器件的各種參數(shù)都需要有一個(gè)同時(shí)同比例的縮小。在如今的高階的微芯片加工中，需要六層甚至以上層數(shù)的金屬來(lái)做連接，在金屬薄膜之間，需要淀積高級(jí)絕緣材料來(lái)提供充分的隔離保護(hù)。與此同時(shí)，在每塊芯片上都具有數(shù)以百億計(jì)的在金屬層硅器件之間的電連接。因此，在半導(dǎo)體加工中，淀積可靠的薄膜材料是至關(guān)重要的。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，CVD儼然已經(jīng)成為半導(dǎo)體制程中，最重要且主要的薄膜淀積工藝。但凡所有芯片元件所需要的薄膜材料

11、，不論是導(dǎo)體，半導(dǎo)體，或是介電材料(Dielectrics)，都可以由CVD工藝來(lái)進(jìn)行配制。因?yàn)镃VD是借反應(yīng)氣體見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生所需要的薄膜的，因此，以此法所制作的薄膜材料，其結(jié)晶性(Crystallinity)和理想配比(Stoichiometry)等與材質(zhì)本身特性相關(guān)的一些特性，CVD工藝將優(yōu)于濺鍍法。所以在先進(jìn)的半導(dǎo)體制程上，除了某些金屬材料因特殊原因還使用濺鍍法之外，其他所有薄膜材料都是以CVD法來(lái)配制。主要的介電材料有，PSG(磷硅玻璃)及BPSG(硼磷硅玻璃)，導(dǎo)體有多晶等?；瘜W(xué)氣相淀積是通過(guò)其他混合的化學(xué)反應(yīng)咋硅片表面淀積一層固體膜的工藝。硅片表面及其領(lǐng)進(jìn)的區(qū)域被加熱來(lái)向反應(yīng)

12、系統(tǒng)提供附加的能量?；瘜W(xué)氣相淀積的基本方面包括：1、 產(chǎn)生化學(xué)變化，這可以通過(guò)化學(xué)反應(yīng)或是熱分解（稱為高溫分解）2、 膜中所有的材料物質(zhì)都源于外部的源3、 化學(xué)氣相淀積工藝中的反應(yīng)物必須以氣相形式參加反應(yīng)。2.2 CVD的工藝原理化學(xué)氣相淀積過(guò)程有5種基本的化學(xué)反應(yīng)：1、 高溫分解：通常在無(wú)氧的條件下，通過(guò)加熱化合物分解（化學(xué)鍵斷裂）；2、 光分解：利用輻射式化合物的化學(xué)鍵斷裂3、 還原反應(yīng)：反應(yīng)物分鐘和氫發(fā)生的反應(yīng)4、 氧化反應(yīng)：反應(yīng)物原子或分子和氧發(fā)生的反應(yīng)5、 氧化還原反應(yīng)：反應(yīng)3和4的組合，反應(yīng)形成兩種新的化合物化學(xué)氣相淀積工藝發(fā)生于硅片表面或者是非常接近硅片表面的區(qū)域，這是一種稱之為

13、異類反應(yīng)的過(guò)程(也叫表面催化)。相對(duì)的，某些反應(yīng)會(huì)在硅片表面上方較高區(qū)域發(fā)生，稱之為同類反應(yīng)。因?yàn)橥惙磻?yīng)生成物會(huì)形成束狀物而導(dǎo)致反應(yīng)物粘附性差、低密度和高缺陷，因此是需要避免的。因而，在化學(xué)氣相淀積工藝中，需要實(shí)現(xiàn)異類反應(yīng)來(lái)淀積生成高質(zhì)量的膜?；瘜W(xué)氣相淀積工藝需要滿足三個(gè)揮發(fā)性標(biāo)準(zhǔn)條件：1)、在淀積溫度下，反應(yīng)劑膜先驅(qū)物粘附需要具有高的蒸汽壓，使得反應(yīng)劑以合理的速度引入反應(yīng)腔室；2)、除淀積物質(zhì)以外，其他反應(yīng)產(chǎn)物必須是揮發(fā)性的；3)、淀積物本身需要具備足夠低的蒸氣壓，使在反應(yīng)過(guò)程中的淀積物能夠留在加熱基片上?；镜幕瘜W(xué)氣相淀積反應(yīng)包含八個(gè)步驟，以解釋其反應(yīng)機(jī)制。步驟總結(jié)如圖2-1所示：圖2-

14、1 CVD傳輸和反應(yīng)步驟圖這八個(gè)反應(yīng)步驟總結(jié)如下:1)、氣體傳輸至淀積反應(yīng)區(qū)域:反應(yīng)氣體從反應(yīng)腔入口區(qū)域流動(dòng)到硅片表面的淀積區(qū)；2)、膜反應(yīng)先驅(qū)物的形成:氣相反應(yīng)導(dǎo)致膜先驅(qū)物(將組成膜最初的原子和分子)和副產(chǎn)物的形成；3)、膜先驅(qū)物附著在硅片表面:大量的膜先驅(qū)物輸運(yùn)到硅片表面；4)、膜先驅(qū)物粘附在硅片表面；5)、膜先驅(qū)物擴(kuò)散:膜先驅(qū)物向膜生長(zhǎng)區(qū)域的表面擴(kuò)散；6)、表面反應(yīng):表面化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致膜淀積和副產(chǎn)物的生成；7)、副產(chǎn)物從表面移除:吸附(移除)表面反應(yīng)的副產(chǎn)物；8)、副產(chǎn)物從反應(yīng)腔移除:反應(yīng)的副產(chǎn)物從淀積區(qū)域隨氣流流動(dòng)到反應(yīng)腔出口排出。發(fā)生在淀積過(guò)程中的化學(xué)鍵合是為吸附反應(yīng),吸附反應(yīng)使得氣態(tài)

15、的原子或分子以化學(xué)方式粘附著于固態(tài)的硅片表面。反之,解吸附作用就是從硅片表面移除出反應(yīng)生成的副產(chǎn)物。在化學(xué)氣相反應(yīng)中,通常會(huì)有些稱為先驅(qū)物的中間反應(yīng),這會(huì)形成一種并不包含原始?xì)怏w成分的氣體種類。在化學(xué)氣相淀積過(guò)程中,氣體先驅(qū)傳輸至硅片表面進(jìn)行吸附作用和反應(yīng)。CVD工藝的特點(diǎn)是:1)、淀積薄膜時(shí)反應(yīng)溫度低,薄膜成份與厚度容易掌控；2)、薄膜均勻性、重復(fù)性好,臺(tái)階覆蓋能力優(yōu)良；3)、設(shè)備和操作相對(duì)簡(jiǎn)單,靈活性較強(qiáng),能制備各種單一或復(fù)合涂層；4)、幾乎可以淀積所有符合VLSI要求的任何薄膜,因此應(yīng)用廣泛。2.3 PECVD工藝原理 等離子體增強(qiáng)CVD一般在真空腔中進(jìn)行，如圖2-2所示圖2-2 PCV

16、D反應(yīng)腔結(jié)構(gòu)示意圖圖2-2中，硅片被放置在反應(yīng)腔里的加熱器上，上施加電極射頻功率，當(dāng)源氣體流過(guò)反應(yīng)腔時(shí)就會(huì)產(chǎn)生等離子體。多余的氣體和反應(yīng)副產(chǎn)物通過(guò)粗抽泵抽走。PECVD是非常典型的冷壁等離子體反應(yīng)工藝，硅片被加熱到較高溫度而其他部分沒(méi)有被加熱。需要控制淀積的相關(guān)參數(shù)以保證溫度梯度不會(huì)影響最終生成膜厚度的均勻性。PECVD制備的薄膜主要有二氧化硅，氮化硅()，氮氧化硅等等。2.4 高密度等離子體CVD（HDPCVD）等離子體輔助CVD的一個(gè)最新發(fā)展是高密度等離子體CVD（HDPCVD）。這種淀積方法在20世紀(jì)90年代中期被先進(jìn)的硅片工廠廣泛的采用。正如HDPCVD的名字所言，等離子體在低壓下以高

17、密度混合氣體的形式直接接觸到反應(yīng)腔中的硅片表面。它的主要優(yōu)點(diǎn)是可以在300-400度較低的淀積溫度下，制備出能夠填充高深寬比間隙的膜。HDPCVD最初是用來(lái)制作ILD，后來(lái)也用來(lái)淀積ILD-1，淺槽隔離，刻蝕終止層以及低K介質(zhì)的淀積。HDPCVD反應(yīng)包含兩種或多種氣體參與的化學(xué)反應(yīng)。對(duì)于淀積ILD氧化層，經(jīng)常與含硅氣體（或TEOS）混合，并伴有Ar氣體。為了形成高密度等離子體，需要有激發(fā)混合氣體的RF源或微波頻率（2.45GHz），并直接是高密度的等離子體到達(dá)硅片表面。有幾種高密度等離子體源、電子回旋共振（ECR）、感應(yīng)耦合等離子體（ICP）以及Helicon。硅片偏置和加熱負(fù)荷RF偏置（15

18、00W-300W）施加于硅片，推動(dòng)高能離子脫離等離子體并直接接到硅片表面。偏置的作用是給高能離子定“方向”。高密度等離子體離子密度可高達(dá)10E11-10E12個(gè)離子沒(méi)立方厘米（20-10mtorr）。高的等離子體密度以及硅片偏置產(chǎn)生的方向，是HDPCVD能夠淀積得到的膜可以填充深寬比為3:1到4:1甚至更高的間隙。應(yīng)用HDPCVD的諸多挑戰(zhàn)不僅與等離子源的性質(zhì)相關(guān)，海域反應(yīng)腔的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)有關(guān)，這些設(shè)計(jì)要保證高產(chǎn)量芯片制造的工藝。一個(gè)特殊的問(wèn)題是高密度等離子體會(huì)增加硅片的熱負(fù)荷，2000W的RF偏置可以在硅片表面產(chǎn)生的功率密度大約為6瓦/平方厘米。這會(huì)導(dǎo)致很高的芯片溫度。然而，ILD必須在400度

19、低溫下進(jìn)行以避免損傷金屬鋁；另外，高的熱負(fù)荷會(huì)導(dǎo)致硅片的熱應(yīng)力。這個(gè)溫度的限制要求對(duì)硅片進(jìn)行降溫，采取的方法是從入口處到靜電卡盤（ESC）通入He氣，從而在硅片與ESC之間形成一個(gè)熱的傳導(dǎo)通路，降低了硅片和卡盤的溫度。同步淀積和刻蝕HDPCVD工藝實(shí)用同步淀積和刻蝕作用，它是用介質(zhì)材料填充高深寬比的間隙并且無(wú)空洞形成的基礎(chǔ)。這稱為淀積刻蝕比（D:E）,對(duì)于HDPCVD來(lái)說(shuō)典型的值為3:1.這個(gè)比值的意思是，淀積的速率（例如淀積材料的速率）是刻蝕速率的三倍。增加該比值會(huì)增加淀積速率從而提高硅片產(chǎn)量，但如果比值過(guò)高，就會(huì)由于間隙沒(méi)有完全填充而形成空洞。HDPCVD工藝的五個(gè)步驟1)、離子誘導(dǎo)淀積：

20、指離子被托出等離子體并淀積形成間隙填充的現(xiàn)象；其通過(guò)打破表面的鍵形成的反應(yīng)區(qū)。2)、濺射刻蝕：具有一定能量的Ar和因?yàn)楣杵帽晃奖∧さ姆磻?yīng)離子轟擊表面并刻蝕原子；3)、再次淀積：原子從間隙的底部被剝離，通常會(huì)再次淀積到側(cè)壁上；這對(duì)于間隙側(cè)壁和底部厚度的一致性來(lái)說(shuō)很重要。4)、熱中性CVD：這對(duì)熱能驅(qū)動(dòng)的一些淀積反應(yīng)有很小的貢獻(xiàn)；5)、反射：離子反射出側(cè)壁，然后淀積，是另一種貢獻(xiàn)。圖2-3淀積刻蝕淀積工藝流程示意圖同步淀積和刻蝕是等離子體方向性的有利于的副產(chǎn)物，這個(gè)是方向性是在HDPCVD反應(yīng)里和Ar混合氣體產(chǎn)生的。對(duì)于用和和反應(yīng)淀積來(lái)說(shuō)，Ar的作用是通過(guò)濺射作用移除淀積物質(zhì)。影響淀積-刻

21、蝕速率比的因素包括：和Ar比值、反應(yīng)腔壓強(qiáng)、離子能量和硅片上的RF偏置。低壓對(duì)于減少平均自由程很重要，平均自由程的減少意味著減少碰撞并使等離子體獲得好的方向性。對(duì)于在HDPCVD中可接受的淀積速率和硅片產(chǎn)量，需要有高的氣流速率。硅片直接位于高速渦輪泵的出口處。在實(shí)際應(yīng)用中，HDPCVD有時(shí)作為三步介質(zhì)填充間隙的第一步。高深寬比（大于3:1）的間隙用HDPCVD填充，然后進(jìn)行常規(guī)密度PECVD淀積層“蓋膜”，這層“蓋膜”經(jīng)過(guò)CMP進(jìn)行平坦化。平坦化可以在金屬導(dǎo)線上獲得光滑且厚道均勻的介質(zhì)層。圖2-4 在渦輪泵出口放置硅片的HDPCVD2.5 HDPCVD的反應(yīng)腔及主要反應(yīng)過(guò)程圖2-5是應(yīng)用材料公

22、司的HDPCVD反應(yīng)腔示意圖。等離子體在低壓條件下以高密度混合氣體的狀態(tài)直接接觸到反應(yīng)腔中硅片表面。圖2-5 HDPCVD反應(yīng)腔示意圖為了形成制程所需要的高密度等離子體,應(yīng)用材料公司設(shè)計(jì)了一個(gè)用于激發(fā)混合氣體的射頻(RF)源,它能夠使得流入反應(yīng)腔的氣體被解離成高密度等離子體,進(jìn)而被傳輸至硅片表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。在HDPCVD工藝反應(yīng)腔室中,射頻RF源主要是由電感耦合等離子體反應(yīng)器來(lái)解離氣體來(lái)產(chǎn)生高密度的等離子體的。主要工作原理是:當(dāng)射頻電流通過(guò)反應(yīng)腔體頂部線圈(coil)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交流且隨時(shí)間變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng),如圖2-6所示。電感耦合型電場(chǎng)能夠使氣體離子化,并能加速電子。由于感應(yīng)電場(chǎng)的方向是回

23、旋型的,因此電子也會(huì)隨著電場(chǎng)方向回旋加速,使得電子因回旋而能夠運(yùn)動(dòng)很長(zhǎng)的距離而不會(huì)碰到反應(yīng)腔內(nèi)壁或電極,這樣就能在低壓狀態(tài)(幾個(gè)mt)下制造出高密度的等離子體。圖2-6電感耦合等離子反應(yīng)器（ICP）工作原理示意圖此外為了給反應(yīng)腔中的高能離子定方向，還需要額外增加一個(gè)偏置射頻，偏壓射頻(BiasRF)就是在淀積過(guò)程中通過(guò)靜電吸盤被施加于硅片上，推動(dòng)和吸引高能離子脫離等離子體而直接作用到硅片表面，另一方面，偏壓也能控制離子的轟擊能量，即能夠控制刻蝕速率。在HDPCVD反應(yīng)腔中，等離子體離子密度可達(dá)10E11-10E12/立方厘米(2-10mT)。由于如此高的等離子體密度加上硅片偏壓產(chǎn)生的方向，使H

24、DPCVD可以填充深寬比為4:1甚至更高的間隙。 在HDPCVD反應(yīng)腔中高密度等離子體轟擊硅片表面會(huì)產(chǎn)生很高的硅片溫度，然而HDPCVD工藝的重要應(yīng)用之一金屬層間絕緣層(Inter-Metal-Dielectric)由于金屬熔點(diǎn)的限制，制程需要在400低溫下進(jìn)行反應(yīng)，否則過(guò)高的熱量會(huì)對(duì)金屬造成傷害。另外，高的熱負(fù)荷也會(huì)引起硅片不必要的熱應(yīng)力。因此需要對(duì)硅片進(jìn)行降溫顯得尤為必要，在HDPCVD反應(yīng)腔室中是由靜電卡盤(ElectrostaticChuck)和背面氦氣冷卻系統(tǒng)共同在硅片和卡盤之間形成一個(gè)熱傳導(dǎo)通路，從而來(lái)降低硅片和卡盤溫度的。HDPCVD工藝的反應(yīng)包含兩種或兩種以上氣體參與的化學(xué)反應(yīng)

25、。根據(jù)淀積的絕緣介質(zhì)摻雜的種類，常見(jiàn)的有以下幾種，見(jiàn)公式2.6-2.8:非摻雜硅(酸鹽)玻璃USG：+->+揮發(fā)物 (公式2.6)氟硅鹽酸玻璃FSG:+->+揮發(fā)物 (公式2.7)磷硅鹽酸玻璃PSG：+->+揮發(fā)物 (公式2.8)2.6 HDPCVD工藝的重要指標(biāo)-淀積刻蝕比如上所述，HDPCVD工藝誕生目的就是為了間隙填充，如何選擇合適的工藝參數(shù)來(lái)達(dá)到可靠無(wú)孔的間隙填充就成為至關(guān)重要的因素。在半導(dǎo)體業(yè)界，淀積刻蝕比(DSratio)被普遍采用作為衡量HDPCVD工藝填孔能力的指標(biāo)。見(jiàn)公式2.9，淀積刻蝕比的定義是：淀積刻蝕比=總淀積速率/刻蝕速率=(凈淀積速率+刻蝕速率)/

26、刻蝕速率 (公式2.9)上述的總淀積速率是指在假定沒(méi)有刻蝕的情況下的總淀積速率，而凈淀積速率是指在淀積和刻蝕一起進(jìn)行的過(guò)程中(同步淀積和刻蝕)的淀積速率。在整個(gè)淀積過(guò)程中始終保持間隙的頂部開(kāi)放而使得反應(yīng)物能進(jìn)入間隙從底部開(kāi)始填充是實(shí)現(xiàn)對(duì)間隙的無(wú)孔填充的理想條件，換而言之，我們希望得到的是在間隙的拐角處凈淀積速率為零，也就是淀積刻蝕比為1的條件。一方面，對(duì)于一個(gè)固定的深寬間隙來(lái)說(shuō)，由于HDPCVD工藝技術(shù)一般是以硅烷作為絕緣介質(zhì)中硅物質(zhì)的制程氣體，而硅烷在化學(xué)解離產(chǎn)生時(shí)的等離子體對(duì)硅片表面具有很強(qiáng)的化學(xué)吸附作用，從而導(dǎo)致在間隙的各個(gè)部位，總淀積速率也會(huì)有所不同，一般情況下，在間隙底部和頂部的總淀

27、積速率總是小于間隙拐角處的總淀積速率。另一方面，刻蝕速率與濺射離子相對(duì)于間隙表面入射角的不同而不同，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)濺射離子相對(duì)于間隙表面入射角在45°到70°之間時(shí)，刻蝕速率達(dá)到最大值。換言之刻蝕速率在間隙拐角處為最大。一種情況是，在間隙拐角處的淀積刻蝕比如果遠(yuǎn)大于1，也就是淀積大于刻蝕，間隙的頂部就會(huì)由于缺乏足夠的刻蝕而迅速關(guān)閉，從而在間隙內(nèi)就會(huì)形成鑰匙孔，反之，如果間隙拐角處的淀積刻蝕比小于1，也就是淀積小于刻蝕，那么間隙拐角處就會(huì)被過(guò)度刻蝕會(huì)產(chǎn)生”剪斷”效應(yīng)，從而破壞絕緣介質(zhì)下的金屬層或抗反射涂層，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致漏電流和器件的失效。圖2-8即是HDPCVD工藝在上述三種典

28、型淀積刻蝕比下：圖2-7 三種典型淀積刻蝕比下間隙填充示意圖第3章 HDPCVD技術(shù)的應(yīng)用第3章 HDPCVD技術(shù)的應(yīng)用3.1 HDPCVD工藝在半導(dǎo)體制造中的應(yīng)用伴隨著晶圓加工向更高的芯片密度提高,特征尺寸減小到小于0.18m,加工所用的材料和工藝也有了顯著的變化。為了獲得良好的電學(xué)性能,器件的各種參數(shù)都需要有一個(gè)同時(shí)的等比例縮小。在如今的高階的微芯片加工中,需要六層甚至以上層數(shù)的金屬來(lái)做連接,在金屬薄膜之間,需要淀積高級(jí)絕緣材料來(lái)提供充分的隔離保護(hù)。圖3-1 0.18umlogic芯片很切面示意圖以0.18m Logic工藝為例來(lái)看，在前段制程中,HDP用于填充淺槽隔離(Shallow-T

29、rench-Isolation,STI)。后段制程中，HDP用于填充金屬層間絕緣層(Inter-Metal-Dielectric,IMD)，以及最后的鈍化層(PassivationLayer)中，用于氮化硅與金屬之間的緩沖層等等。3.2 半導(dǎo)體制造對(duì)HDP的工藝要求選用HDP工藝目的就是得到良好的無(wú)間隙填充的絕緣薄膜。首先，在前段工藝中，用于填充淺槽隔離的HDP需要嚴(yán)格控制淀積刻蝕比，否則不能再間隙未充分淀積即閉合，留下空洞，這種情況伴隨著特征尺寸的不斷縮小、深寬比持續(xù)變大而有所惡化?？斩匆环矫鎸?dǎo)致介質(zhì)的絕緣性喪失而產(chǎn)生不需要的電流，另一方面制程氣體殘留于空洞內(nèi)會(huì)引起后續(xù)制程出現(xiàn)問(wèn)題。其次是后

30、段工藝中對(duì)電漿的控制，防止金屬連線在高溫熔融或失效。3.3 HDPCVD工藝中對(duì)薄膜質(zhì)量的測(cè)量參數(shù)1）、厚度（Thickness）厚度是CVD薄膜的一個(gè)重要參數(shù)，包括均值（Mean），均方差（StandardDeciation）和均勻性（Uniformity）。一般采用KLA-tencor公司的F5X進(jìn)行測(cè)試9點(diǎn)或者49點(diǎn)；均值是所測(cè)試9點(diǎn)厚度的平均值；而均勻性測(cè)試點(diǎn)厚度的間差于平均值的百分比，具體的測(cè)試點(diǎn)分布如下圖：圖3-2膜厚度測(cè)試點(diǎn)分布示意圖計(jì)算方法均值（式3.1）： （公式3.1）其中，,為各測(cè)試點(diǎn)的分布值均方差： （公式3.2）均勻性： Uniformity(Xmax-Xmin)/2

31、x ）折射系數(shù)能夠表征薄膜光學(xué)性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)是折射率和吸收系數(shù)，其中折射率也可以進(jìn)一步反映膜中的成分及化學(xué)鍵情況。一般測(cè)試折射率使用的是KLA-tencor公司的F5X進(jìn)行測(cè)試。折射系數(shù)測(cè)試原理如圖：圖測(cè)試原理及計(jì)算方法:圖3-4給出了大多數(shù)介電薄膜的折射率分布范圍。從圖可知，薄膜里的硅含量越高，折射率越大，繁殖，折射率越小。圖3-4介電薄膜折射率分布范圍3）、氟的含量F（%）衡量氟硅玻璃的一個(gè)重要參數(shù)是氟的含量，它直接影響到氟硅玻璃的介電常數(shù)和其他特性。一般采用FTIR對(duì)Si-F鍵進(jìn)行分析和確定。4)、濕法刻蝕速率表征于理想化學(xué)配比的接近程度、晶格結(jié)構(gòu)的完整程度的一個(gè)重要參數(shù)是刻蝕速率。

32、通常的PEOxide，PEFSG，HDPSG都需要通過(guò)監(jiān)測(cè)濕法刻蝕速率來(lái)保證薄膜的性質(zhì)基本穩(wěn)定，本文使用的是HF計(jì)算薄膜濕法刻蝕速率:Wetech rate=(Thick before wetetch- Thick before wetetch)/Wetetch time5）、應(yīng)力應(yīng)力度硅片制程影響非常大，疊層結(jié)構(gòu)的應(yīng)力匹配問(wèn)題，硅片彎曲度對(duì)受熱的影響都與應(yīng)力有關(guān)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致碎片。應(yīng)力包括壓應(yīng)力和張應(yīng)力兩種。壓應(yīng)力是負(fù)的，張應(yīng)力是正的，一般是采用KLA公司的FLX-5400進(jìn)行應(yīng)力測(cè)量。原理是通過(guò)測(cè)量薄膜厚度得到有關(guān)為t的值，嘉定鍍膜前后曲率半徑Rbefore和Rafter，并根據(jù)晶圓基片的

33、楊氏模量E，基片厚度h，基片泊松比v就可以計(jì)算出薄膜的應(yīng)力，公式如下:Stess= (-) (公式3.3)6）、淀積刻蝕比參照前一節(jié)HDPCVD的介紹3.4 HDPCVD工藝中的兩個(gè)問(wèn)題在特征尺寸持續(xù)減小時(shí)，HDPCVD工藝主要遇到兩個(gè)問(wèn)題：一是在前段STI中，深寬比的持續(xù)增加給HDP間隙填充能力帶來(lái)挑戰(zhàn)，在一些0.13um產(chǎn)品中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)了經(jīng)過(guò)STIHDP制程，在SINREMOVE之后，STI原本填充作為絕緣層二氧化硅表面，出現(xiàn)了不規(guī)則的空洞，這些不規(guī)則的空洞很容易導(dǎo)致后續(xù)制程中作為導(dǎo)體的的多晶硅殘留其內(nèi)，而使本應(yīng)相互隔離的NMOS和PMOS連接導(dǎo)通，使得STI失去原有的絕緣作用。二是在

34、后端IMD中，在淀積完HDP后，互聯(lián)鋁線出現(xiàn)了電漿損傷和空洞，導(dǎo)致金屬線變細(xì)甚至斷裂。第4章 HDPCVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)及維護(hù)第4章 HDPCVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)及維護(hù)4.1 HDPCVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)在HDCVD工藝中，薄膜淀積主要使用美國(guó)應(yīng)用材料公司（AppliedMaterials）生產(chǎn)的CenturaUltima和美國(guó)諾發(fā)公司（Novellus）生產(chǎn)的Speed兩種類型的機(jī)臺(tái)。業(yè)內(nèi)價(jià)位流行的是CenturaUltima，因此，本文主要從CenturaUltima機(jī)臺(tái)基礎(chǔ)上介紹HDP工藝。圖4-1 CenturaUltima機(jī)臺(tái)結(jié)構(gòu)圖薄膜制備設(shè)備CenturaUltima主要有一下幾個(gè)部分構(gòu)成：反應(yīng)腔

35、體、射頻發(fā)生裝置，氦氣冷卻系統(tǒng)，氣體分配系統(tǒng)，壓力控制系統(tǒng)，真空裝置下面分別介紹每個(gè)裝置的作用:1)、反應(yīng)腔體，它的作用是提供反應(yīng)場(chǎng)所。主要包括陶瓷圓頂，鋁制腔體。陶瓷圓頂位于反應(yīng)腔的頂部，起到防止等離子體損傷，改善淀積的速率和成膜的均勻性，并粘附一定的反應(yīng)產(chǎn)物以減少缺陷。2)、射頻(RF)發(fā)生裝置是用來(lái)產(chǎn)生高能量將氣體解離成等離子體的。主要分為離子解離射頻發(fā)生裝置(SourceRF)和偏置射頻發(fā)生裝置(BiasRF)。SourceRF的作用是將流入反應(yīng)腔體內(nèi)的氣體解離成高密度的電漿，biasRF施加于硅片，推動(dòng)高能粒子并直接接觸到硅片表面。3)、氦氣冷卻系統(tǒng)，主要有靜電卡盤和氦氣管路兩個(gè)部分

36、。作用有兩點(diǎn)，第一是固定薄膜淀積對(duì)象，因?yàn)橹挥袑⒌矸e對(duì)象在真空中固定才能對(duì)其進(jìn)行淀積。電極通電后在電極表層凸起的點(diǎn)附近聚集了電荷，同時(shí)在硅片的背面產(chǎn)生了異性電荷，從而可以利用約翰生-拉別克(Johnsen-Rahbeck)效應(yīng)令硅片被吸附。電極通入高壓?jiǎn)卧撵o電將硅片吸附的同時(shí)，氦氣冷卻系統(tǒng)會(huì)在硅片與電極之間流入氦氣使硅片被吹起并冷卻，當(dāng)約翰生-拉別克效應(yīng)和氦氣吹力平衡時(shí)硅片的位置就相對(duì)固定了。第二個(gè)作用是使等離子體加速，應(yīng)用高壓?jiǎn)卧诠杵趁娈a(chǎn)生電荷，吸引等離子體中分子量較大的離子團(tuán)(如氬)對(duì)硅片表面進(jìn)行轟擊，從而達(dá)到了物理蝕刻的效果。4)、氣體分配系統(tǒng)，它是指氣體進(jìn)入反應(yīng)腔室的過(guò)程。各種氣

37、體經(jīng)廠務(wù)供氣系統(tǒng)分別到達(dá)了機(jī)臺(tái)端，又經(jīng)過(guò)各式開(kāi)關(guān)、壓力計(jì)、流量控制器等裝置后開(kāi)始匯合至反應(yīng)腔，然后從反應(yīng)腔通過(guò)噴嘴進(jìn)入腔室。CenturaUltima氣體系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是氣體容易解離，流量可以精確控制，而且進(jìn)入反應(yīng)腔體之前氣體互不干擾，這是由于從氣體噴嘴到硅片表面還有很長(zhǎng)的一段距離，便于強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)等離子體進(jìn)行加速。5)、壓力控制系統(tǒng)，HDPCVD工藝對(duì)薄膜淀積壓力是很敏感的。一般情況下制程對(duì)壓力的要求會(huì)達(dá)到10mT以下，因此需要精確的壓力控制系統(tǒng)。壓力控制系統(tǒng)的最主要裝置是蝶形閥門，閥門由精確的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，閥門90度的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍由步進(jìn)電機(jī)分800步控制，步進(jìn)電機(jī)根據(jù)比例積分微分調(diào)節(jié)器PID調(diào)整閥件

38、和強(qiáng)大的真空系統(tǒng)構(gòu)成了壓力控制系統(tǒng)。壓力控制系統(tǒng)在工作時(shí)蝶形閥會(huì)先按照預(yù)先的設(shè)置達(dá)到接近的步驟，然后根據(jù)反應(yīng)腔室的實(shí)際壓力和壓力計(jì)的反饋，由PID控制系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行控制。6)、真空裝置，等離子體是在真空條件下產(chǎn)生的，反應(yīng)腔配備強(qiáng)大的真空系統(tǒng)CenturaUltima采用了兩級(jí)的真空系統(tǒng)，先由干泵先粗抽到100mT左右，再用分子泵進(jìn)行細(xì)抽并排氣給干泵以使反應(yīng)腔達(dá)到1mT的數(shù)量級(jí)。4.2 HDPCVD設(shè)備的維護(hù)自80年代初開(kāi)始，化學(xué)汽相淀積簡(jiǎn)稱CVD工藝及其專用設(shè)備，在我國(guó)半導(dǎo)體器件制造工業(yè)中逐漸推廣使用。多種CVD設(shè)備，包括LPCVD氮化硅/多晶硅，LPCVD鎢，CVD鋁，PECVD氧化硅、氮化硅

39、、非晶硅等設(shè)備，由國(guó)內(nèi)多家工廠生產(chǎn)制造，也有先后從國(guó)外引進(jìn)的。CVD設(shè)備有鐘罩平板人，也有電阻爐加熱臥式。CVD設(shè)備使用的單位愈來(lái)愈多。這許許多多CVD設(shè)備，在使用多年后，大多數(shù)設(shè)備到了應(yīng)該進(jìn)行技術(shù)性全面大修階段。正確地操作、使用、是保證CVD設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，現(xiàn)通過(guò)下面6個(gè)方面做簡(jiǎn)要說(shuō)明。1、 保持CVD設(shè)備的真空系統(tǒng)長(zhǎng)期處于真空狀態(tài)保持設(shè)備真空系統(tǒng)長(zhǎng)期處于真空狀態(tài)，這一點(diǎn)在國(guó)外比較容易做到。在國(guó)外CVD設(shè)備是始終開(kāi)著的，不關(guān)電源，而在國(guó)內(nèi)做不到，設(shè)備經(jīng)常關(guān)電停機(jī)。但不管國(guó)內(nèi)情況不同于國(guó)外情形，CVD設(shè)備操作人員，每做完一次工藝實(shí)驗(yàn)應(yīng)該立即將設(shè)備抽干凈，盡量把反應(yīng)殘余氣體全部抽除，抽的時(shí)間

40、愈長(zhǎng)愈好。對(duì)于暫時(shí)不用的CVD設(shè)備，也要經(jīng)常開(kāi)啟真空泵，從而使設(shè)備始終處于真空狀態(tài)。2、 要定期更換真空泵油一般進(jìn)口CVD設(shè)備，在設(shè)備整體設(shè)計(jì)時(shí)多數(shù)都安裝了真空泵油的過(guò)濾裝置，使真空泵內(nèi)的潤(rùn)滑油隨著設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)而不停地進(jìn)行過(guò)濾，使油保持清潔狀態(tài)，改善真空泵的工作條件。由于工藝過(guò)程中產(chǎn)生大量的反應(yīng)生成物，所以CVD設(shè)備的過(guò)濾裝置也應(yīng)定期清洗和更換，以避免油過(guò)濾裝置堵塞而失去過(guò)濾作用，甚至損壞過(guò)濾裝置。大部分國(guó)產(chǎn)CVD設(shè)備是沒(méi)有油過(guò)濾裝置的，在工藝過(guò)程中大量的粉末會(huì)被抽進(jìn)真空泵內(nèi)，并與潤(rùn)滑油混和在一起，破壞油的純度，因此CVD設(shè)備在正常使用的同時(shí)要定期更換真空泵油。3、 要定期修理、清洗真空泵在CV

41、D工藝實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，產(chǎn)生的大量廢氣、氯化氨白色粉末等，會(huì)不斷地被抽進(jìn)真空泵，使真空泵內(nèi)部的擋油板、進(jìn)排氣管道、轉(zhuǎn)子閥片等零件上附著大量工藝廢物，有的呈奶黃色漿糊狀，緊密地附著在零部件表面，使真空泵性能下降、系統(tǒng)真空度抽不上去，嚴(yán)重時(shí)真空泵被咬熬而不能啟動(dòng)。因此對(duì)使用中的CVD設(shè)備，應(yīng)定期對(duì)真空泵進(jìn)行清洗、修理。具體修理方法將真空泵從系統(tǒng)中御下，打開(kāi)泵體，拆下零件，可先用廢布擦去零部件表面的附著物，然后把零部件放在煤油或柴油中刷洗，特別是閥板和閥板內(nèi)彈簧孔、彈簧更要刷洗干凈。然后用壓縮空氣或氮?dú)獯蹈?，再放置?0-100的烘箱內(nèi)烘干。之后再按裝配順序逐一將真空泵復(fù)原，并灌裝真空泵油。用手轉(zhuǎn)動(dòng)真空泵

42、飛輪，若轉(zhuǎn)動(dòng)輕松，吸氣口有明顯吸氣感，則可以將真空泵裝入設(shè)備的真空系統(tǒng)。4、 真空計(jì)的使用和保養(yǎng)在每臺(tái)CVD設(shè)備上都裝有真空測(cè)量裝置即真空計(jì)。進(jìn)口設(shè)備上的真空計(jì)的傳感器多為膜盒式，其本應(yīng)與有害氣體接觸的傳感器部分不直接與有害氣體接觸，所以使用周期較長(zhǎng)；但國(guó)產(chǎn)設(shè)備上使用的國(guó)產(chǎn)真空計(jì)，如ZDZ-K、ZDZ-D等型號(hào)，其測(cè)量規(guī)管直接與真空系統(tǒng)相連，傳感器直接接觸有害氣體。大量的工藝廢氣逐漸附著在測(cè)量傳感器上面，隨工藝實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，會(huì)愈積愈厚，直接影響真空度的測(cè)量，測(cè)量結(jié)果也不準(zhǔn)確。所以當(dāng)發(fā)現(xiàn)此種情況時(shí)，應(yīng)該對(duì)真空測(cè)量傳感器即硅管進(jìn)行清洗。具體做法是：將真空硅管取下，用熱的去離子水沖去白色附著物，再用冷的

43、去離子水沖洗。將沖洗過(guò)后的硅管放入60-80烘箱內(nèi)烘干，之后即可裝入CVD設(shè)備上。值得注意的是在沖洗時(shí)，去離子水的速度不能過(guò)急，更不可以用硬棒棍捅刷內(nèi)部，因?yàn)楣韫軆?nèi)引線只有頭發(fā)絲粗細(xì)，稍不當(dāng)心，會(huì)碰斷它，使規(guī)管完全損壞而報(bào)廢。5、 流量計(jì)的維護(hù)和修理在CVD設(shè)備上使用較多的流量計(jì)有兩種,即質(zhì)量流量計(jì)MFC和浮子流量計(jì)。MFC控制氣體流量準(zhǔn)確,精度高,國(guó)外進(jìn)口設(shè)備上廣泛使用,國(guó)產(chǎn)設(shè)備上也逐漸開(kāi)始使用,但使用浮子流量計(jì)的也不少。下面將上述兩種流量計(jì)的維修、保養(yǎng)加以說(shuō)明。MFC在使用過(guò)程中經(jīng)常碰到的故障是部分堵塞,使它不能正常使用。造成這一問(wèn)題的原因是多方面的,其中有的是氣路設(shè)計(jì)不合理而造成。查看有

44、的CVD設(shè)備,其MFC的安裝圖4-2 最容易產(chǎn)生堵塞的MFC安裝圖如圖4-2。這種安裝法最易產(chǎn)生堵塞故障，因?yàn)閮?nèi)部的通氣管道直徑很細(xì)，有的只有零點(diǎn)幾毫米，而通過(guò)的氣體，粘度很大，又極易分解。故在工藝實(shí)驗(yàn)中，氣體流動(dòng)，特別是殘余氣體抽除，主要靠真空泵的抽力又由于管道細(xì)，氣阻很大，所以很難把殘氣抽干凈。若將氣路為下圖就好很多圖4-3 正確的MFC安裝圖當(dāng)工藝實(shí)驗(yàn)做完后，在抽除殘氣時(shí)，一方面靠真空泵抽力，一方面打開(kāi)閥門3，通入氮?dú)?，加一定壓力幫助清洗MFC，這樣就比較容易抽去存在于MFC內(nèi)的殘氣了。即便是按圖設(shè)計(jì)的流程圖，操作者在工藝實(shí)驗(yàn)后，在抽除殘氣時(shí)，抽除時(shí)間應(yīng)該盡量加長(zhǎng)，盡可能徹底地抽除殘余氣

45、體，否則剩余的殘氣仍有堵塞的MFC的機(jī)會(huì)。特別是在LPCVD鎢和LPCVD氮化硅/多晶硅工藝中，所使用的化工原料。和氯硅烷、氨、硅烷等都是不易流動(dòng)的具有很大粘度而當(dāng)系統(tǒng)有漏氣時(shí)，它們與空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成物也極易產(chǎn)生而堵塞MFC，這是使用MFC常會(huì)碰到的麻煩。玻璃浮子流量計(jì)在使用時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題是，玻璃管內(nèi)殘存白色粉末多為（氯化氨）多半是CVD工藝過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)后的生成物，使用一段時(shí)間后，流量計(jì)玻璃管內(nèi)會(huì)殘存、粘附許多這種生成物，使玻璃管內(nèi)呈全白色，刻度看不清，浮子小球被粘住不會(huì)跳動(dòng)，流量無(wú)法顯示，這時(shí)就應(yīng)該對(duì)浮子流量計(jì)進(jìn)行修理。具體方法是：拆下流量計(jì)，把流量計(jì)的玻璃管拆下，用細(xì)鋼絲最好是不

46、銹鋼絲掛少許棉紗，蘸少量酒精，往返拉幾次，直到玻璃管內(nèi)殘余物清洗干凈為止。同時(shí)，浮子小球也要清洗，不要把小球丟掉。清洗完畢，在重新裝配浮子流量計(jì)時(shí)玻璃管與金屬基座之間密封圈要涂一層真空油脂壓緊要適度，不可太松，否則會(huì)引起漏氣。有的浮子流量計(jì)的基座采用黃銅材料，在使用時(shí)也很容易被化學(xué)腐蝕損壞。因此在選擇流量計(jì)時(shí)，注意基座材料的選擇。若使用氣體有腐蝕性時(shí)，應(yīng)選擇不銹鋼為基座的浮子流量計(jì)。在使用時(shí)原基座若已腐蝕損壞應(yīng)及時(shí)更換，當(dāng)然有條件換成耐腐蝕的不銹鋼材料更好。6、 電磁閥門的使用和修理無(wú)論是進(jìn)口設(shè)備，還是國(guó)產(chǎn)設(shè)備，都使用許多電磁閥門。它們?cè)谑褂靡欢螘r(shí)間后，都可能發(fā)生故障而影響設(shè)備的正常使用。一般常見(jiàn)故障有多種，有一種是閥門關(guān)閉不嚴(yán)造成漏氣。產(chǎn)生這種故障的原因，多半是電磁閥