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Center of MicroNanoTechnology CMi

Four CENTROTHERM
Tube 3-1 : LPCVD LTO

Table des matires

  1. Introduction
  2. Principe Physique
  3. Capacit de lquipement
  4. Restriction d'accs
  5. Caractristiques techniques
  6. Informations

Tube LTO
Tube LPCVD Low Temperature Oxide

I. Introduction Haut CMI

Le tube 3-1 est ddi aux dpts de couche d'oxyde de silicium par LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) basse temprature (LTO : Low Temperature Oxide).

L'oxyde de silicium LTO est utilis communment dans les procds VLSI (Very Large Scale Integration) comme:

Fortement dop au Phosphore (PSG : Phospho-Silicate Glass), ou au Bore et Phosphore (BPSG: Boro-Phospho-Silicate Glass) , il est utilis comme:

L'oxyde de silicium SiO2 LTO non dop ou dop (PSG, BPSG) est aussi utilis comme matriau "sacrificiel" pour les microsystmes. Sa vitesse de gravure dans le BHF et HF est beaucoup plus grande que celle de l'oxyde thermique.

Selon les conditions de dpt, les oxydes de silicium obtenus par LPCVD ont des densits et des stchiomtries diffrentes de celles des oxydes thermiques. Ceci se traduit par des proprits diffrentes du film, tels l'indice de rfraction, la vitesse de gravure dans le HF ou BOE (Buffered Oxide Etch), les contraintes internes, les constantes dilectriques, la tension de claquage.

Un traitement thermique plus haute temprature aprsdpt - appel tape de densification - modifie les proprits des films LPCVD les rendant plus proche de celles de l'oxyde thermique.

L'cart de l'indice de rfraction d'une couche par rapport celui de l'oxyde thermique (1,46) est un indicateur de la qualit de la couche. Un indice de rfraction suprieur 1,46 indique que la couche est enrichie en silicium. Un indice infrieur indique que la couche est poreuse et de faible densit.

Le fluage du PSG n'est effectif que si la concentration massique en phosphore est suprieure ou gale 6%. A forte concentration en phosphore, le PSG devient hygroscopique, c'est dire absorbe l'humidit de l'air. La concentration massique du phosphore dans le PSG doit tre comprise entre 6% et 8%. L'tape de fluage est faite 1000C-1050C sous N2, O2 ou H2O.

Le BPSG flue plus basse temprature qui peut descendre 700C. A forte concentration en bore, le BPSG devient instable et hygroscopique, c'est dire absorbe l'humidit de l'air. La concentration massique du bore dans le BPSG doit tre infrieure 5%. Pour des concentrations massiques suprieures 5%, le fluage doit tre effectu immdiatement aprs le dpt.

Si le PSG est utilis comme couche finale de passivation (sur laquelle aucun fluage n'est ralis), la concentration massique en phosphore maximale autorise est de 6% afin de prserver les contacts en aluminium de la corrosion due la formation d'acide phosphorique.

II. Principe Physique Haut CMI

L'oxyde de silicium LTO est dpos parla raction chimique du silane (SiH4) avec l'oxygne dans la gamme de tempratureallant de 400C 450C.

3-1_f1

Dopage: Le trimthylborate (TMB) et la phosphine (PH3) sont utiliss pour les dpts de couches PSG et BPSG. Ils ragissent avec l'oxygne pour donner respectivement un oxyde de bore ou de phosphore se combinant ensuite avec les atomes de silicium.

TMB : Tri-Mthyl-Borate ou B(OCH3)3

3-1_f2

La pression de vapeur du TMB est de 130 mbar ( ~100 Torr) 20C.

PH3 : Phosphine

3-1_f3

Pour des raisons de scurit, la phosphine est en faite combine avec le silane (SiH4) raison de 20% : PH3 (20%)/SiH4.

La phosphine est un gaz mortel quelques ppm (parties par million). La Valeur Limite d'Exposition (VLE) est de 0,3 ppm. La phosphine et le silane brlent au contact de l'oxygne de l'air pour former du PSG moins toxique.

Les oxydes de Bore et de Phosphore se combinent avec l'oxyde de silicium pour former le BPSG (B2O3-P2O5-SiO2).

La raction du Silane (SiH4) et de l'oxygne (O2) se produit en phase gazeuse. Ensuite, le produit de la raction (SiO2) se dpose sur les surfaces (plaques et nacelle). Dans ce cas, la croissance de la couche est ralise en deux tapes, contrairement aux dpts LPCVD de nitrure de silicium ou de polysilicium pour lesquels la croissance de couche se fait en une seule tape : la raction chimique se fait principalement la surface de la plaque.

La vitesse de dpt de l'oxyde de silicium LTO n'est pas trs sensible la temprature. La vitesse de dpt sur une surface lmentaire d'une plaque dpend fortement du volume de gaz qui lui est disponible. L'uniformit d'paisseur sur une plaque et sur le lot dpend donc fortement de la gomtrie du tube et de la nacelle. Pour obtenir une bonne uniformit, un couvercle sur la nacelle est indispensable. De mme l'espacement entre les plaques est un paramtre critique.

III. Capacit de lquipement Haut CMI

IV. Restrictions d'accs Haut CMI

V. Caractristiques techniques Haut CMI

Temprature.

Gaz de procd.

Gaz de purge.

  • Azote (N2). Débit maximum : 3000 sccm.
  • Pression.

  • La pression peut tre contrle par un asservissement de la vanne papillon, si les valeurs de dbit de gaz sont compatibles, dans une gamme de valeur allant de 50 mTorr 1000 mTorr. La plupart des dpts sont raliss une pression comprise entre 90 mTorr et 250 mTorr.
  • 3-1_schema
    Schma de principe du tube LTO

    VI. Informations Haut CMI

    Bibliographie :