pe3061外延炉生长滑移线控制工艺分析

pe3061外延炉生长滑移线控制工艺分析

张彬

【摘要】滑移线产生于外延生长过程和升降温过程，片内某些点的应力总值大于外界临界应力总值。生长过程中伴随着生长应力(机械应力)，升降温过程带有热应力。生长应力的成因是由于衬底中心到边缘的淀积速率不同导致淀积厚度不均匀。对于 pe3061型号外延炉来说，它拥有平板炉的厚度均匀性优势，同时也有腔体小、生产周期短、成本低等优点，在生长20～50,μm 厚度的外延片时具有最佳的工作效率及最经济的使用成本。以104号机台为切入点，对现有的 VDMOS 产品的滑移线问题，采用单一变量法展开试验分析，并加以工艺手段的调节，改善了掺Sb 衬底厚层产品的滑移线缺陷，取得了显著成效。%A slip line is produced in the epitaxial growth process and temperature rise process,with some points’ stress values greater than the total surrounding critical stress value. Its growth is usually accompanied with growth stress(mechanical stress)and the temperature rising and falling process with heat stress. The growth stress is formed by non-uniform thickness of the deposition,which is due to different deposition rates at both the center and edge of a substrate. For pe3061 type epitaxial furnace,it has advantages of stove plate thickness uniformity,small cavity,short production cycle,low cost and etc.,which enables the best work efficiency and use cost when growing epitaxial wafers of 20~50,µm. This paper takes No. 104,machine as an example to carry out an experimental analysis on the slip line problem of existing VDMOS products through a single variable method. With regulation of the process,Sb-doped substrate slip line thick layer of

defective products were improved and remarkable results have been achieved.

【期刊名称】《天津科技》

【年(卷),期】2015(000)006

【总页数】2页(P43-44)

【关键词】滑移线;衬底;缺陷

【作者】张彬

【作者单位】中国电子科技集团公司第四十六研究所天津 300200

【正文语种】中文

【中图分类】O77+1

0 引言

随着半导体行业的蓬勃发展，对于硅外延来说，客户需求量的增大也伴随着外延厂家日新月异的技术推动与技术革新。[1]

对于 pe3061型号外延炉来说，它拥有平板炉的厚度均匀性优势，同时也有腔体小、生产周期短、成本低等优点，在生长20～50,μm 厚度的外延片时具有最佳的工作效率及最经济的使用成本。

鉴于机台的能力出众，如何尽快优化工艺水平、节约成本、增加产量已成为新的矛盾，在近 1个月的工艺调试过程中，除厚度均匀性的调节耗时过长之外，滑移线的问题一直存在且成为了阻碍工艺验收以及新品验证的一大问题。本文将就

pe3061设备掺Sb衬底厚层外延工艺滑移线控制成果做出简要分析。[2]

1 缺陷成因分析

滑移线产生于外延生长过程和升降温过程，片内某些点的应力总值大于外界临界应力总值。生长过程中伴随着生长应力(机械应力)，升降温过程带有热应力。生长应力的成因是由于衬底中心到边缘的淀积速率不同从而使淀积厚度不均匀。热应力也是由于单片衬底在片槽各处受热的不均匀而导致的。[3]

pe3061机台的主要影响因素为：①温度爬升过快；②淀积温度过高；③温度曲线不平整，即温场不均衡；④生长速率过快；⑤外延片没有入槽；⑥其他外界环境不达标。

2 试验方案

根据滑移线形成的几种情况逐一排查，确定最大影响因子并解决滑移线缺陷。即调整温场均匀性、降低生长速率、降低生长温度。[4]

温场控制方法为：将温度传感器探头置于反应腔体内，沿径向取一定半径进行测量，12个点多次测量取平均值。温度的控制源于高频线圈，其中线圈位于反应腔正下方，如图 1所示，线圈高度越高，对应该位置的温度越高。

图1中内圈为152.4,mm片槽，略大于150,mm，外延生长时主参向右。1、2、

3号线圈不可旋动，4～12号线圈为可调线圈，其中4、5、6 号有两个调节旋钮，7、8、10、12 号有 3 个调节旋钮，9和11号有4个调节旋钮。对于同一台外延炉同一编号的线圈高度需要保持一致，以保证温场均匀性。由图 1分析，对于152.4,mm 外延片的生长最好使 6、7、8、9的温度趋于一致，相差±5,℃。在104号机台做了温场试验，数据如表 1所示。

图1 线圈示意图Fig.1 Schematic diagram of coils

表1 温场测试Tab.1 Temperature field testN u m 1 N u m 2 N u m 3 相对线

圈位置t e m p e r a t u r e p r o f i l e 1,0 8 5.2 6 1,0 9 5.1 9 1,1 1 8.5 2 1 1,0 9 3.1 5 1,0 9 7.3 5 1,1 2 0.7 2 2 1,1 0 4.9 1,1 1 1.6 4 1,1 3 2.3 5 3 1,1 0 6.4 1