立式低压化学气相沉积炉设计与试验研究
发布时间：2021-06-02 17:38
LPCVD设备是集成电路制造的关键工艺设备之一。本项目研究的LPCVD设备在集成电路制造工艺中主要用于多晶硅（Poly-Si）、氮化硅（Nitride）等薄膜的淀积。设备自动化性能高,工艺可靠性好。设备的成功研发打破了国外技术垄断,填补了国内空白,对我国半导体集成电路制造装备的本土化发展具有重大意义。通过对反应腔室温度场和气流场的研究,优化硅片膜厚均匀性,开发LPCVD立式炉设备,用于化学气相沉积中的多晶硅和氮化硅工艺。反应腔室是半导体扩散设备的关键部件,研究了硅片在石英舟上的变形规律,得出硅片在三柱舟上的变形减小7%。微环境系统要求实现传片区域的颗粒和含氧量控制,以减少工艺过程中的颗粒污染和自然氧化层的产生。工艺后的硅片从反应腔室传出过程中,微环境的温度迅速升高,为了保证设备的优良性能,需要对微环境进行降温。研究了温度场效应的影响因素,保温桶热量,满舟硅片热量,硅片输出过程中石英舟和反应腔室的热量,得到了硅片从反应腔室传出过程中的总放热量,为微环境设计提供理论数据。通过对外排系统热量,风循环系统,热交换器的分析,实现微环境排热结构参数优化。研究了反应腔室内温度场、气流场与工艺效果的耦...
【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?Ｔｈｏｍａｓ?Ｓｗａｎ公司的近顆合喷淋反应腔室??２０１６年中期，市场销售额稳步提升从而迎来了全球半导体行业的上升拐点，２０１６年全球半??导体市场的营收规模为３５３０亿美元，较上年增长１．８％
径的比对表面生长的均匀性有较大的影响。??国外对此设备的创新性设计主要为反应腔的设计，被行业认可并且比较有特色的有英国的??Ｔｈｏｍａｓ?Ｓｗａｎ公司的近耦合喷淋专利［４３］，如图１－１所示。此设计能够使参与反应的源材料得到??充分的混合，最大限度的利用了各种有机源，设备的可扩充性得到了增强，由单炉的最大产能??１９片机升级到了?３０片机，并且不断的在提高。??４．＇?｜ｊｔ?＼ｕｔ??ｌｉｔ??图１－１?Ｔｈｏｍａｓ?Ｓｗａｎ公司的近顆合喷淋反应腔室??２０１６年中期，市场销售额稳步提升从而迎来了全球半导体行业的上升拐点，２０１６年全球半??导体市场的营收规模为３５３０亿美元，较上年增长１．８％。２０１７年第一季度全球半导体销售额为??９２６亿美元，当季同比增长１８．１０％。尽管从２０１７年１月份开始半导体月销售额在美洲、欧洲??等全球范围内出现小幅度下降，但２０１７年４月便再次逐步回暖。全球半导体月销售额同比增长??率从２０１６年中期开始快速上升。??Ｂｉｌｌｉｏｎｓ?ｏｆ?ＤｏＨａｒｓ?ｐｅｒ?Ｙｅａｒ??４０?ｉ??３５?＇Ｉ?％７ｒｍ??３０?ｊ?ＰｌＯ
随着集成电路应用领域的发展，更先进制程产品所带来的利润也将逐渐增长。从２０１５年开??始，１４＿及以下制程产品市场需求逐渐增长，硅片代工厂也将在更先进制程领域获得更多利??润。由此可见，更先进制程技术的追求将会是各集成电路企业未来发展的方向［４４］，如图１－２所??不。??ＬＰＣＶＤ设备的生产目前基本被国外所垄断，并且昂贵的进口?ＬＰＣＶＤ设备的价格和维护费??将严重影响我国半导体行业的发展。拥有自己的半导体设备和工艺研宄成果是中国发展自己的??光电子器件工业的重要基石。??１．２．２国内研究现状??近十年来，我国半导体集成电路制造的技术水平在政府产业政策的支持下获得长足的进步。??在国家多年来产业政策的持续支持下，国内集成电路装备企业在核心关键技术突破和产品产业??化方面取得了显著成效，但在设备关键零部件的研发生产方面相对滞后，供应链体系环节缺失??较大。设备系统结构中进口零部件所占的成本比例几乎占了?８０％以上，绝大部分关键零部件的??供应基本依赖代理商或直接进口，不仅在采购成本上长期居高不下，而且在一些可应用于敏感??领域的关键件采购上常常受制于人。??集成电路专用设备及其重要零部件研发投入的不足是制约我国集成电路装备产业发展的??“瓶颈”，不利于我国电子信息产业的健康发展。因此，构建一条本土化的支撑集成电路设备制??造及技术发展的关键零部件供应链己经成为我国集成电路装备产业实现可持续发展的核心关键。??针对目前我国集成电路工艺设备产业凸显的这一瓶颈
【参考文献】：
期刊论文
[1]电容式微机械超声传感器的工艺综述[J]. 刘杰,陈全芳. 仪器仪表学报. 2018(08)
[2]沟槽栅IGBT非晶Si填槽工艺研究与优化[J]. 汤光洪,高周妙,罗燕飞,李志栓,周燕春. 半导体技术. 2018(07)
[3]LPCVD设备维护保养的重要性分析[J]. 董军恒,高丹. 天津科技. 2018(06)
[4]基于MEMS的原位液体TEM芯片的设计与制作[J]. 焦磊涛,蒋文静,欧文. 微纳电子技术. 2018(07)
[5]一种胍基铜（Ⅰ）配合物的合成、性能及应用研究[J]. 徐博超,杜立永,丁玉强. 山东化工. 2018(11)
[6]氮化硅立式炉硬件改造提升颗粒表现[J]. 彭新华,潘昭海,江冰松,尚可. 设备管理与维修. 2017(12)
[7]绝缘栅GaN基平面功率开关器件技术[J]. 黄森,王鑫华,康玄武,刘新宇. 电力电子技术. 2017(08)
[8]Resistive switching characteristic of electrolyte-oxide-semiconductor structures[J]. Xiaoyu Chen,Hao Wang,Gongchen Sun,Xiaoyu Ma,Jianguang Gao,Wengang Wu. Journal of Semiconductors. 2017(08)
[9]新型等离子束源CVD制备a-Si:H薄膜特性的研究[J]. 王堃,黄霞,张月,黄惠良. 压电与声光. 2017(05)
[10]新型薄膜热电变换器的误差分析及其设计制作[J]. 袁寿财,韩建强,刘亚媚,宋力. 赣南师范大学学报. 2017(03)
博士论文
[1]石墨烯和二硫化钼的CVD法制备及其光学性能的研究[D]. 许海腾.北京交通大学 2016
[2]气体循环直流旋转电弧等离子体喷射法生长金刚石大单晶研究[D]. 黑立富.北京科技大学 2015
[3]化学气相法合成高品级金刚石单晶微粉的基础研究[D]. 张韬.上海交通大学 2014
[4]化学气相沉积制备石墨烯过程中的热物理问题及相关应用研究[D]. 唐波.上海交通大学 2014
硕士论文
[1]金刚石涂层刀具的膜基结合力改善途径与性能研究[D]. 熊超.华南理工大学 2018
[2]石墨烯/掺硼金刚石膜的制备及其在传感器中的应用[D]. 李潇杰.天津理工大学 2018
[3]ZnO纳米棒/掺硼金刚石电极的制备及其电催化机制研究[D]. 李嫣然.天津理工大学 2018
[4]微型G-FET器件研制系统及其关键技术[D]. 陈金龙.厦门大学 2017
[5]CVD金刚石涂层圆锯片研制及切割性能研究[D]. 袁伯雅.大连理工大学 2017
[6]热丝化学气相沉积金刚石薄膜及其场发射性能研究[D]. 张宇.湖南大学 2017
[7]直流辉光放电CVD法制备纳米金刚石薄膜的研究[D]. 阳硕.武汉工程大学 2017
[8]花状石墨烯/Ta电极生物传感器研究[D]. 高德兰.天津理工大学 2017
[9]CVD金刚石涂层拉伸模具抛光设备研制及抛光技术研究[D]. 周思浩.南京航空航天大学 2017
[10]CVD法制备钇改性铝化物涂层工艺及性能研究[D]. 刘磊.机械科学研究总院 2016
本文编号：3210460
【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?Ｔｈｏｍａｓ?Ｓｗａｎ公司的近顆合喷淋反应腔室??２０１６年中期，市场销售额稳步提升从而迎来了全球半导体行业的上升拐点，２０１６年全球半??导体市场的营收规模为３５３０亿美元，较上年增长１．８％
径的比对表面生长的均匀性有较大的影响。??国外对此设备的创新性设计主要为反应腔的设计，被行业认可并且比较有特色的有英国的??Ｔｈｏｍａｓ?Ｓｗａｎ公司的近耦合喷淋专利［４３］，如图１－１所示。此设计能够使参与反应的源材料得到??充分的混合，最大限度的利用了各种有机源，设备的可扩充性得到了增强，由单炉的最大产能??１９片机升级到了?３０片机，并且不断的在提高。??４．＇?｜ｊｔ?＼ｕｔ??ｌｉｔ??图１－１?Ｔｈｏｍａｓ?Ｓｗａｎ公司的近顆合喷淋反应腔室??２０１６年中期，市场销售额稳步提升从而迎来了全球半导体行业的上升拐点，２０１６年全球半??导体市场的营收规模为３５３０亿美元，较上年增长１．８％。２０１７年第一季度全球半导体销售额为??９２６亿美元，当季同比增长１８．１０％。尽管从２０１７年１月份开始半导体月销售额在美洲、欧洲??等全球范围内出现小幅度下降，但２０１７年４月便再次逐步回暖。全球半导体月销售额同比增长??率从２０１６年中期开始快速上升。??Ｂｉｌｌｉｏｎｓ?ｏｆ?ＤｏＨａｒｓ?ｐｅｒ?Ｙｅａｒ??４０?ｉ??３５?＇Ｉ?％７ｒｍ??３０?ｊ?ＰｌＯ
随着集成电路应用领域的发展，更先进制程产品所带来的利润也将逐渐增长。从２０１５年开??始，１４＿及以下制程产品市场需求逐渐增长，硅片代工厂也将在更先进制程领域获得更多利??润。由此可见，更先进制程技术的追求将会是各集成电路企业未来发展的方向［４４］，如图１－２所??不。??ＬＰＣＶＤ设备的生产目前基本被国外所垄断，并且昂贵的进口?ＬＰＣＶＤ设备的价格和维护费??将严重影响我国半导体行业的发展。拥有自己的半导体设备和工艺研宄成果是中国发展自己的??光电子器件工业的重要基石。??１．２．２国内研究现状??近十年来，我国半导体集成电路制造的技术水平在政府产业政策的支持下获得长足的进步。??在国家多年来产业政策的持续支持下，国内集成电路装备企业在核心关键技术突破和产品产业??化方面取得了显著成效，但在设备关键零部件的研发生产方面相对滞后，供应链体系环节缺失??较大。设备系统结构中进口零部件所占的成本比例几乎占了?８０％以上，绝大部分关键零部件的??供应基本依赖代理商或直接进口，不仅在采购成本上长期居高不下，而且在一些可应用于敏感??领域的关键件采购上常常受制于人。??集成电路专用设备及其重要零部件研发投入的不足是制约我国集成电路装备产业发展的??“瓶颈”，不利于我国电子信息产业的健康发展。因此，构建一条本土化的支撑集成电路设备制??造及技术发展的关键零部件供应链己经成为我国集成电路装备产业实现可持续发展的核心关键。??针对目前我国集成电路工艺设备产业凸显的这一瓶颈
【参考文献】：
期刊论文
[1]电容式微机械超声传感器的工艺综述[J]. 刘杰,陈全芳. 仪器仪表学报. 2018(08)
[2]沟槽栅IGBT非晶Si填槽工艺研究与优化[J]. 汤光洪,高周妙,罗燕飞,李志栓,周燕春. 半导体技术. 2018(07)
[3]LPCVD设备维护保养的重要性分析[J]. 董军恒,高丹. 天津科技. 2018(06)
[4]基于MEMS的原位液体TEM芯片的设计与制作[J]. 焦磊涛,蒋文静,欧文. 微纳电子技术. 2018(07)
[5]一种胍基铜（Ⅰ）配合物的合成、性能及应用研究[J]. 徐博超,杜立永,丁玉强. 山东化工. 2018(11)
[6]氮化硅立式炉硬件改造提升颗粒表现[J]. 彭新华,潘昭海,江冰松,尚可. 设备管理与维修. 2017(12)
[7]绝缘栅GaN基平面功率开关器件技术[J]. 黄森,王鑫华,康玄武,刘新宇. 电力电子技术. 2017(08)
[8]Resistive switching characteristic of electrolyte-oxide-semiconductor structures[J]. Xiaoyu Chen,Hao Wang,Gongchen Sun,Xiaoyu Ma,Jianguang Gao,Wengang Wu. Journal of Semiconductors. 2017(08)
[9]新型等离子束源CVD制备a-Si:H薄膜特性的研究[J]. 王堃,黄霞,张月,黄惠良. 压电与声光. 2017(05)
[10]新型薄膜热电变换器的误差分析及其设计制作[J]. 袁寿财,韩建强,刘亚媚,宋力. 赣南师范大学学报. 2017(03)
博士论文
[1]石墨烯和二硫化钼的CVD法制备及其光学性能的研究[D]. 许海腾.北京交通大学 2016
[2]气体循环直流旋转电弧等离子体喷射法生长金刚石大单晶研究[D]. 黑立富.北京科技大学 2015
[3]化学气相法合成高品级金刚石单晶微粉的基础研究[D]. 张韬.上海交通大学 2014
[4]化学气相沉积制备石墨烯过程中的热物理问题及相关应用研究[D]. 唐波.上海交通大学 2014
硕士论文
[1]金刚石涂层刀具的膜基结合力改善途径与性能研究[D]. 熊超.华南理工大学 2018
[2]石墨烯/掺硼金刚石膜的制备及其在传感器中的应用[D]. 李潇杰.天津理工大学 2018
[3]ZnO纳米棒/掺硼金刚石电极的制备及其电催化机制研究[D]. 李嫣然.天津理工大学 2018
[4]微型G-FET器件研制系统及其关键技术[D]. 陈金龙.厦门大学 2017
[5]CVD金刚石涂层圆锯片研制及切割性能研究[D]. 袁伯雅.大连理工大学 2017
[6]热丝化学气相沉积金刚石薄膜及其场发射性能研究[D]. 张宇.湖南大学 2017
[7]直流辉光放电CVD法制备纳米金刚石薄膜的研究[D]. 阳硕.武汉工程大学 2017
[8]花状石墨烯/Ta电极生物传感器研究[D]. 高德兰.天津理工大学 2017
[9]CVD金刚石涂层拉伸模具抛光设备研制及抛光技术研究[D]. 周思浩.南京航空航天大学 2017
[10]CVD法制备钇改性铝化物涂层工艺及性能研究[D]. 刘磊.机械科学研究总院 2016
本文编号：3210460
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