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合关系。影响气流均匀性的因素主要有进气口位置、气体压力、气体流速等。优化后的进气口位置结果表明,纵截面上硅片所处区域速度变化不明显,面间均匀性较好。工艺管各高度速度基本呈同心圆的状态。反应腔室底部受压力差影响较大,顶部受速度差影响较大。对于单个硅片来说,边缘处压力大于中心处,边缘处流体速度大于中心处,综合作用下会出现硅片膜厚边缘比中心略厚现象。面内薄膜呈环状外部比内部稍薄,反应腔室底部温度在加热丝和保温桶共同作用造成反应腔室底部薄膜外部厚内部薄。保温桶结构的对温度分布的影响因素有保温片材料、保温片数量、保温片直径、保温片间距等。通过温度均匀性试验研究,发现增大插片间隙,减小顶部保温桶插片与舟的距离,减少OD248 SiC插片,增加OD248 SiO2插片的数量,适当增大保温片直径,底部面内温度均匀性改善。完成了系统功能性验证,结果表明微环境系统运行30分钟后,微环境中的氧含量降到5ppm,满足设计要求。炉体升降温速率控制测试结果表明,满足指标要求。真空系统底抽5mTorr,漏率0.6mTorr/min,满足反应腔室对低压化学气相沉积工艺的要求。整机工艺性能试验中得出产品主要性能指标:膜厚均匀性、颗粒增值、金属元素成分含量,均达到工艺指标的要求,体现了 LPCVD立式炉设备具备良好的工艺性能和稳定性。