多晶硅沉积过程如下:
·系统闲置时注入吹除净化氮气
·系统闲置时注入工艺氮气
·注入工艺氮气并载入晶圆
·注入工艺氮气并降下反应炉管(钟形玻璃罩)
·关掉氮气,抽真空使反应室气压降低到基本气压(小于2mTorr)
·注入氮气并稳定晶圆温度、检查漏气
·关掉氮气,抽真空使气压回升到基本气压(小于2mTorr)
·注入氮气并设置工艺过程所需的气压(约250mTorr)
·开启Si比气流并关掉氮气,开始沉积
·关掉硅烷气流并打开栅极活塞,抽真空使气压回升到基本气压
·关闭栅极活塞,注入氮气并将气压提高到一个大气压力
·注入氮气降低晶圆温度,然后升起钟形玻璃罩
·注入工艺氮气并卸载晶圆
·系统闲置时注入吹除净化氮气
LPCVD多晶硅沉积过程主要由工艺温度、工艺压力、稀释过程的硅烷分压及掺杂物的浓度决定。虽然晶圆的间距和负载尺寸对沉积速率的影响较小,但对晶圆的均匀性相当重要。
多晶硅薄膜的电阻率很大程度上取决于沉积时的温度、掺杂物浓度及退火温度,而退火温度又会影响晶粒的大小。增加沉积温度将造成电阻率降低,提高掺杂物浓度会降低电阻率,较高的退火温度将形成较大尺寸晶粒,并使电阻率随之下降。多晶硅的晶粒尺寸越大,其刻蚀工艺就越困难,这是因为大的晶粒尺寸将造成粗糙的多晶侧壁,所以必须在低温下进行多晶硅沉积以获得较小的晶粒尺寸,经过多晶硅刻蚀和光刻胶剥除,再经过高温退火形成较大的晶粒尺寸和较低的电阻率。某些情况是在450℃左右沉积非晶态硅后再进行图形化、刻蚀及退火,最后形成具有更大、更均匀晶粒尺寸的多晶硅。
单晶圆系统也能进行多晶硅沉积。这种沉积方法的好处之一在于能够临场进行多晶硅和钨硅化物沉积。DRAM芯片中通常使用由多晶硅一钨硅化物形成的叠合型薄膜作为栅极、局部连线及单元连线。临场多晶硅/硅化物沉积过程可以节省钨硅化物沉积之前,去除多晶硅层上的表面氧化层过程和表面清洗步骤,这些步骤都是传统的高温炉多晶硅沉积和CVD钨硅化物工艺所必需的。使用多晶硅一钨硅化物整合系统可以使产量明显增加。如下图所示,单晶圆的多晶硅沉积反应室与单晶圆外延硅沉积反应室类似。下图所示是一个整合了多晶硅和钨硅化物的沉积系统,或称为多晶硅化物系统。