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0.16μm DRAM中次大气压硼磷硅玻璃工艺的优化研究

作　者: 张苗
导　师: 郑国祥；龚大伟
学　校: 复旦大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: SACVD BPSG 次大气压硼磷硅玻璃颗粒度空洞
分类号: TN405
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 34次
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内容摘要

随着动态随机存储器(简称DRAM)设计水平的不断发展,器件的尺寸越来越小,这对半导体制造技术不断提出新的挑战。到深亚微米级尺寸以后,使用常压化学气相沉积(简称APCVD)和等离子体增强化学气相沉积(简称PECVD)工艺技术制造的硼磷硅玻璃(简称BPSG)已经不能够满足器件的制造要求。次大气压硼磷硅玻璃(简称SABPSG)开始凭借其优良的性能被广泛应用于0.16μm及以下线宽的DRAM半导体制造中。本课题围绕0.16μm DRAM研发工作中遇到的一系列SABPSG工艺问题展开,就颗粒度偏高、工艺稳定性差和成膜质量不良等问题分别展开讨论,提出了改造设备、优化工艺设定、改进反应条件等优化方案。颗粒度研究方面,通过改造气体管路,加装加热器环和降低隔离阀气压等方法消除了设备硬件中的颗粒源,大幅降低了颗粒度水平。另外,对缓慢形成于BPSG表面的颗粒也进行了研究,在解释其形成机理的基础上,提出了可以用于实际生产,并且不增加额外成本的预防方法。工艺稳定性研究方面,应用计算机辅助技术进行科学的试验设计,通过少量实验就准确分析出了次大气压硼磷硅玻璃工艺中反应物流量与浓度、沉积速率的关系,并准确找到了最佳反应物流量组合,有效提高了工艺的稳定性。成膜质量研究方面,通过对工艺载气和掺杂浓度的优化,成功消除了位线结构间的空洞问题,并增强了膜质的致密性和均匀性。以上论文成果已经成功地应用于深亚微米DRAM制造的生产实践中,并且获得了良好的经济效益。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
第一章引言  6-11
  1.1 课题背景  6
  1.2 BPSG工艺的发展历史简述  6-8
  1.3 本文课题的背景和研究目的  8-10
  1.4 本文的组织结构  10-11
第二章背景知识  11-22
  2.1 CVD工艺概述及其原理  11-14
    2.1.1 CVD工艺概述  11-12
    2.1.2 CVD工艺原理  12-14
  2.2 CVD工艺的分类  14-15
  2.3 SABPSG简介  15-17
    2.3.1 SABPSG的工艺原理  15
    2.3.2 SABPSG的设备  15-17
  2.4 SABPSG的主要性能参数及分析测试手段  17-19
  2.5 DOE技术简介  19-22
第三章 SABPSG颗粒度的研究  22-32
  3.1 SABPSG颗粒的特征分析  22
  3.2 硬件的改进  22-27
    3.2.1 气体管路的改进  22-23
    3.2.2 反应腔的改进  23-25
    3.2.3 传送部件的改进  25-26
    3.2.4 硬件改进的效果验证  26-27
  3.3 析出型颗粒的研究  27-31
    3.3.1 表面颗粒的发现  27-28
    3.3.2 特征分析  28-29
    3.3.3 成因分析  29-30
    3.3.4 析出型颗粒的预防措施  30-31
  3.4 本章小结  31-32
第四章 SABPSG工艺稳定性的优化  32-44
  4.1 SABPSG掺杂流量的选择问题  32-33
  4.2 浓度测量系统分析  33-35
  4.3 SABPSG的DOE  35-43
    4.3.1 试验方案的设计  35-38
    4.3.2 试验结果的处理  38-42
    4.3.3 优化结果的验证  42-43
  4.4 本章小结  43-44
第五章 SABPSG成膜质量的优化  44-52
  5.1 电容器在DRAM中作用  44-45
  5.2 SABPS6工序与O.16 μ m DRAM电容值的相关性分析  45-48
    5.2.1 位线制造工艺流程分析  45-47
    5.2.2 电容制造工艺流程分析  47-48
  5.3 提高SABPSG成膜质量的实验  48-50
    5.3.1 加热回流的实验  48
    5.3.2 硼磷掺杂浓度的分组实验  48-50
    5.3.3 载气组分的实验  50
  5.4 改进方案的选择评估  50-51
  5.5 本章小结  51-52
第六章总结与展望  52-54
  6.1 论文总结  52
  6.2 展望  52-54
参考文献  54-56
附录A 相关专业术语中英文对照表  56-59
致谢  59-60

0.16μm DRAM中次大气压硼磷硅玻璃工艺的优化研究

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