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                              臭氧在電子半導體行業的運用

                              產品時間:2020-11-10 14:45

                              簡要描述:

                              化學汽相沉積(Chemical Vapor Depoisition)是半導體工業中應用最為廣泛,用來沉積多種材料的技術之一:包括絕緣材料,多數金屬材料和金屬合金材料。 簡而言之就是將兩種或兩種以上的...

                              詳細介紹
                              化學汽相沉積(Chemical Vapor Depoisition)是半導體工業中應用最為廣泛,用來沉積多種材料的技術之一:包括絕緣材料,多數金屬材料和金屬合金材料。
                              簡而言之就是將兩種或兩種以上的氣態原廠料導入到一個反應室,從而發生化學反應,以在晶體表面上沉積出一種新的材料。
                              但是事實上在反應腔中發生的反應是很復雜的,受各種條件的限制。如氣體流量、比率、壓力、溫度、陰極和陽極之間距離或者是否有額外的能量來源比如等離子體能量以及偏壓等等。
                              CVD技術通過反應類型或者壓力來分類,包括低壓CVD(LPCVD),常壓CVD(APCVD),次常壓CVD(SACVD),超高真空CVD(UHCVD),等離子體增強CVD(PECVD),高密度等離子體CVD(HDPCVD)以及快熱CVD(RTCVD),金屬有機會CVD(MOCVD)等。
                              臭氧因為其具有比較強的氧化,經常用來提供反應元之一的氧,與不同的化學材料復合來形成玻璃沉積
                                     TEOS+O3→SiO2  USG,undoped silicon galss
                                     TEPO+TEOS+O3→PSG 磷摻雜玻璃
                                     TEB+TEPO+TEOS+O3→BPSG硼磷雜玻璃
                                     TEB和TEPO亦可以用TMB TMP代替,均是含有硼或磷的硅基有機脂類
                              也有工廠利用其氧化性通過酸槽(Wet Bench)來實現濕法處理工藝的步驟,但是今年來由于其穩定性以及控制系統的復雜性,被雙氧水替代。
                              以SACVD系統為例
                              次常壓CVD(SACVD)在進行化學反應時。反應腔中的壓力往往達到200Toor,甚至600Torr以上,所以被命名為次常壓CVD(Sub-Atomspheric Chemiacl Vapor Deposition)。
                                   由正硅酸乙酯(TEOS)和臭氧直接施加一定溫度(常見的400度或者480度)和壓力(常見450Torr或者200Torr)反應形成的
                                   其中TEOS常溫下為液態,需要使用載體比如氦氣推送至某個低壓并且有加溫到110度左右的特定的液態到氣態的轉換裝置(比如Injection valve或者bubbler tank),然后進過精確得計量器(Liquid flow meter/Mass Flow controller)通入反應室。
                                   廠務系統供應的高純氧經過MFC計量后通入臭氧發生器,加入少量氮氣體的配比會直接影響反應室的化學反應過程,因此臭氧的濃度是至關重要的。因為臭氧的不穩定性(氧原子會隨時分離和復合回氧分子),所以臭氧發生器必須持續保持穩定的工作狀態以獲得穩定濃度的臭氧混合氣。包括氣體進出口的壓力,發生器的溫度都需要被嚴重管控,比如要施加進準的溫度控制,需要使用Chiller來控制發生器腔體的熱交換過程。
                              臭氧發生器產生的臭氧一般來說含量13%左右的O2/O3混合器,為了實現在線監測,引入了臭氧檢測儀的應用。
                              用過臭氧發生器出口的分流細管,采樣通過一個有石英窗的光譜儀,使用某個波長的紫外光透過氣體,就可以通過獲得特定的光譜,從而檢定氣體中臭氧的質量含量。
                              待機狀態下,臭氧混合持續進過旁路閥然后和前述在線臭氧檢測儀使用的分流氣匯合,流經過尾氣分解裝置O3 destructor(含二氧化錳的一組蜂窩狀過濾裝置)促使臭氧充組降解為氧氣,排入一般制程排氣管路。
                              制程反應需要使用臭氧時,旁路閥Diver valve會通過電磁閥控制切換到通往反應室的一側,將混和器引導至反應式參與反應。反應的剩余氣體會和其他反應副產物一起經過制程真空泵,然后由中央洗滌塔進行尾氣處理。
                                    為了確保尾氣分離裝置03 destructor的處理效率,可以加裝在線的尾氣殘余余臭氧低濃度檢測儀,常見的紫外吸收法(比爾朗博定律)即使用特征波長的紫外光來照射被檢測氣體,將獲得的信號通過轉換后進行對比轉算,從而確保排放到一般排氣的尾氣的安全性。
                               
                               
                              由于反應的條件不同,所需要的硬件設備也相應的有所差異,SACVD可以大致分為
                              1、主機臺(MAINFRAME)
                              2、電氣控制柜(Controller)
                              3、工藝反應腔(Process Chamber)
                              4、氣體控制柜(GASPANEL)
                              5、輔助設備:熱交換器,臭氧發生器,真空泵等。

                               


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