氮化硅的 LPCVD（低压化学气相沉积）工艺包括在基底上沉积一层高质量、致密的非晶氮化硅层。该工艺在半导体制造的各种应用中至关重要，尤其是在制作掩膜和电介质层方面。
工艺概述：
氮化硅的 LPCVD 工艺通常使用二氯硅烷 (DCS) 和氨作为前驱气体。这些气体在低压高温环境中发生反应，在基底上形成固体氮化硅层。反应还会产生副产品盐酸和氢气。在热壁 LPCVD 反应器中，沉积温度为 700 至 800°C。
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详细说明：
- 前驱体气体的选择：
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选择二氯硅烷和氨气作为前驱气体至关重要，因为它们会在 LPCVD 条件下发生反应生成氮化硅。二氯硅烷 (SiH2Cl2) 提供硅源，而氨 (NH3) 提供氮源。
- 反应条件：
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反应在低压环境下进行，通常约为 0.1 至 1 托，这有利于在基底上均匀沉积。高温（700-800°C）可确保前驱气体完全反应，促进形成致密均匀的氮化硅层。
- 沉积机制：
- 在反应器中，前驱体气体流过加热的基底，在基底上发生热分解和反应，形成氮化硅（Si3N4）。反应过程可概括为
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[3SiH2Cl2 + 4NH3 （直接生成 Si3N4 + 6HCl + 6H2］
- 盐酸和氢气作为废气排出，在基底上留下纯净的氮化硅层。
- 应用和特性：
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LPCVD 生成的氮化硅层无定形、致密且化学性质稳定，因此非常适合半导体制造中的各种应用。它可用作硅选择性氧化（LOCOS）的掩膜、浅沟槽隔离的硬掩膜以及电容器（如 DRAM）中的电介质层。
- 该层通常具有较高的拉伸应力，可根据应用的具体要求进行调整。
挑战与控制：
该工艺需要仔细控制温度、压力和气体流速，以确保均匀沉积和防止缺陷。在热壁反应器中，必须对耗竭效应进行补偿，以保持基底上薄膜质量的一致性。
