실리콘 질화물의 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 공정은 고품질의 고밀도 비정질 실리콘 질화물 층을 기판 위에 증착하는 과정을 포함합니다.
이 공정은 다양한 애플리케이션을 위한 반도체 제조, 특히 마스크와 유전체 층을 만드는 데 매우 중요합니다.
LPCVD 실리콘 질화물 공정이란? 5가지 주요 단계 설명
1. 전구체 가스 선택
디클로로실란과 암모니아는 LPCVD 조건에서 반응하여 실리콘 질화물을 형성하기 때문에 전구체 가스로서 선택이 매우 중요합니다.
디클로로실란(SiH2Cl2)은 실리콘 소스를 제공하고 암모니아(NH3)는 질소를 공급합니다.
2. 반응 조건
반응은 일반적으로 약 0.1~1 Torr의 저압 환경에서 수행되며, 이는 기판 전체에 균일하게 증착될 수 있도록 합니다.
고온(700-800°C)은 전구체 가스의 완전한 반응을 보장하고 조밀하고 균일한 실리콘 질화물 층의 형성을 촉진합니다.
3. 증착 메커니즘
반응기에서 전구체 가스는 가열된 기판 위로 흐르면서 열분해되고 반응하여 질화규소(Si3N4)를 형성합니다.
반응은 다음과 같이 요약할 수 있습니다: [3SiH2Cl2 + 4NH3 → Si3N4 + 6HCl + 6H2 ]로 요약할 수 있습니다.
염산과 수소는 배기 가스로 제거되어 기판 위에 순수한 실리콘 질화물 층이 남습니다.
4. 응용 분야 및 특성
LPCVD로 생산된 실리콘 질화물 층은 비정질이고 밀도가 높으며 화학적으로 안정적이어서 반도체 제조의 다양한 응용 분야에 이상적입니다.
실리콘의 선택적 산화를 위한 마스크(LOCOS), 얕은 트렌치 격리를 위한 하드 마스크, 커패시터(예: DRAM)의 유전체 층으로 사용됩니다.
이 층은 일반적으로 높은 인장 응력을 나타내며, 애플리케이션의 특정 요구 사항에 따라 조정할 수 있습니다.
5. 도전 과제 및 제어
이 공정은 균일한 증착을 보장하고 결함을 방지하기 위해 온도, 압력 및 가스 유량을 신중하게 제어해야 합니다.
핫월 리액터에서는 기판 전체에 걸쳐 일관된 필름 품질을 유지하기 위해 고갈 효과를 보정해야 합니다.
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