N2 Purge在LPCVD爐管氮化硅工藝中的應(yīng)用
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根據(jù)對氮化硅薄膜的沉積過程分析，認(rèn)為這是由于在LPCVD的爐管在生產(chǎn)過程反應(yīng)中，氮化硅薄膜會逐漸沉積在反應(yīng)腔的內(nèi)壁上。這些沉積的氮化硅薄膜必然會受到應(yīng)力的影響，這里的應(yīng)力包括外應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力。外應(yīng)力指環(huán)境對薄膜本身施加的應(yīng)力，如生產(chǎn)使用的氣體的氣流變化導(dǎo)致的干擾。內(nèi)應(yīng)力是薄膜沉積過程中，內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力包含熱應(yīng)力和本質(zhì)應(yīng)力兩部分。氮化硅薄膜的熱應(yīng)力來源于薄膜和反應(yīng)腔體內(nèi)壁材料的熱膨脹系數(shù)以及溫度的影響。本質(zhì)應(yīng)力是氮化硅薄膜的本征張應(yīng)力。隨著氮化硅薄膜厚度的逐漸增加，應(yīng)力必然逐漸增大。薄膜在內(nèi)外應(yīng)力的作用下必然會從反應(yīng)壁上剝落下來，這些剝落的氮化硅薄膜就是氮化硅工藝中主要的particle來源（如圖4所示）。
實際的生產(chǎn)經(jīng)驗也可以證明上面的理論：觀察了一臺生產(chǎn)機(jī)臺氮化硅薄膜的厚度從0μm累計到8μm之間的particle的情況。當(dāng)?shù)璧谋∧ず穸壤鄯e大于4μm的時候，生產(chǎn)機(jī)臺的particle就明顯的增加。這說明氮化硅LPCVD爐管工藝的particle數(shù)量和氮化硅薄膜的累積厚度相關(guān)（圖5）。
根據(jù)以上的氮化硅工藝中particle的分析中可以得知：為了解決氮化硅生產(chǎn)過程中的particle問題，必須要解決的是如何避免腔體內(nèi)壁上的氮化硅薄膜的剝落的問題。而為了避免氮化硅薄膜的剝落，不但要減少腔體內(nèi)壁上的薄膜沉積厚度，也要降低氮化硅薄膜所受到應(yīng)力作用。
反應(yīng)腔內(nèi)壁上沉積的氮化硅薄膜必須及時的清除，常規(guī)的做法就是通過周期性的維護(hù)來去除反應(yīng)腔體上的氮化硅薄膜。但經(jīng)常性的清理會導(dǎo)致機(jī)臺的生產(chǎn)效率降低，維護(hù)成本增加。應(yīng)力方面，由于無法改變氮化硅薄膜的本質(zhì)應(yīng)力，所以只能降低氮化硅薄膜內(nèi)在應(yīng)力中的熱應(yīng)力和外在應(yīng)力。根據(jù)上面的分析，對于熱應(yīng)力，需要考慮薄膜和反應(yīng)腔體內(nèi)壁材料的熱膨脹系數(shù)以及溫度等因素的影響。對于外在應(yīng)力，就要優(yōu)化在生產(chǎn)過程中的一些工藝參數(shù)來改善，如溫度，壓力和流量等方面的優(yōu)化。
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