Deposición química de vapor(ECV)es la tecnología más utilizada en la industria de los semiconductores para depositar una variedad de materiales, incluida una amplia gama de materiales aislantes, la mayoría de los materiales metálicos y materiales de aleaciones metálicas.
CVD es una tecnología tradicional de preparación de películas delgadas. Su principio es utilizar precursores gaseosos para descomponer ciertos componentes del precursor mediante reacciones químicas entre átomos y moléculas, y luego formar una película delgada sobre el sustrato. Las características básicas de las ECV son: cambios químicos (reacciones químicas o descomposición térmica); todos los materiales de la película provienen de fuentes externas; Los reactivos deben participar en la reacción en forma de fase gaseosa.
La deposición química de vapor a baja presión (LPCVD), la deposición química de vapor mejorada por plasma (PECVD) y la deposición química de vapor por plasma de alta densidad (HDP-CVD) son tres tecnologías CVD comunes, que tienen diferencias significativas en la deposición de materiales, los requisitos del equipo, las condiciones del proceso, etc. La siguiente es una explicación simple y una comparación de estas tres tecnologías.
1. LPCVD (CVD de baja presión)
Principio: Un proceso CVD en condiciones de baja presión. Su principio es inyectar el gas de reacción en la cámara de reacción al vacío o en un ambiente de baja presión, descomponer o hacer reaccionar el gas a alta temperatura y formar una película sólida depositada sobre la superficie del sustrato. Dado que la baja presión reduce la colisión y la turbulencia del gas, se mejoran la uniformidad y la calidad de la película. LPCVD se usa ampliamente en dióxido de silicio (LTO TEOS), nitruro de silicio (Si3N4), polisilicio (POLY), vidrio de fosfosilicato (BSG), vidrio de borofossilicato (BPSG), polisilicio dopado, grafeno, nanotubos de carbono y otras películas.
Características:
▪ Temperatura del proceso: normalmente entre 500 y 900 °C, la temperatura del proceso es relativamente alta;
▪ Rango de presión de gas: ambiente de baja presión de 0,1~10 Torr;
▪ Calidad de la película: alta calidad, buena uniformidad, buena densidad y pocos defectos;
▪ Tasa de deposición: tasa de deposición lenta;
▪ Uniformidad: adecuado para sustratos de gran tamaño, deposición uniforme;
Ventajas y desventajas:
▪ Puede depositar películas muy uniformes y densas;
▪ Funciona bien en sustratos de gran tamaño, apto para producción en masa;
▪ Bajo costo;
▪ Alta temperatura, no apto para materiales sensibles al calor;
▪ La tasa de deposición es lenta y la producción es relativamente baja.
2. PECVD (CVD mejorado con plasma)
Principio: utilice plasma para activar reacciones en fase gaseosa a temperaturas más bajas, ionizar y descomponer las moléculas en el gas de reacción y luego depositar películas delgadas sobre la superficie del sustrato. La energía del plasma puede reducir en gran medida la temperatura requerida para la reacción y tiene una amplia gama de aplicaciones. Se pueden preparar diversas películas metálicas, películas inorgánicas y películas orgánicas.
Características:
▪ Temperatura del proceso: normalmente entre 200 y 400 °C, la temperatura es relativamente baja;
▪ Rango de presión del gas: normalmente de cientos de mTorr a varios Torr;
▪ Calidad de la película: aunque la uniformidad de la película es buena, la densidad y calidad de la película no son tan buenas como las del LPCVD debido a los defectos que puede introducir el plasma;
▪ Tasa de deposición: alta tasa, alta eficiencia de producción;
▪ Uniformidad: ligeramente inferior a LPCVD en sustratos de gran tamaño;
Ventajas y desventajas:
▪ Se pueden depositar películas delgadas a temperaturas más bajas, adecuadas para materiales sensibles al calor;
▪ Rápida velocidad de deposición, adecuada para una producción eficiente;
▪ Proceso flexible, las propiedades de la película se pueden controlar ajustando los parámetros del plasma;
▪ El plasma puede introducir defectos en la película, como poros o falta de uniformidad;
▪ En comparación con LPCVD, la densidad y la calidad de la película son ligeramente peores.
3. HDP-CVD (CVD con plasma de alta densidad)
Principio: una tecnología PECVD especial. HDP-CVD (también conocido como ICP-CVD) puede producir una mayor densidad y calidad de plasma que los equipos PECVD tradicionales a temperaturas de deposición más bajas. Además, HDP-CVD proporciona un control de energía y flujo de iones casi independiente, lo que mejora las capacidades de llenado de zanjas o orificios para la deposición de películas exigentes, como recubrimientos antirreflectantes, deposición de materiales de baja constante dieléctrica, etc.
Características:
▪ Temperatura del proceso: temperatura ambiente hasta 300 ℃, la temperatura del proceso es muy baja;
▪ Rango de presión del gas: entre 1 y 100 mTorr, inferior al PECVD;
▪ Calidad de la película: alta densidad de plasma, alta calidad de la película, buena uniformidad;
▪ Tasa de deposición: la tasa de deposición está entre LPCVD y PECVD, ligeramente superior a LPCVD;
▪ Uniformidad: debido al plasma de alta densidad, la uniformidad de la película es excelente, adecuada para superficies de sustratos de formas complejas;
Ventajas y desventajas:
▪ Capaz de depositar películas de alta calidad a temperaturas más bajas, muy adecuado para materiales sensibles al calor;
▪ Excelente uniformidad de película, densidad y suavidad superficial;
▪ Una mayor densidad del plasma mejora la uniformidad de la deposición y las propiedades de la película;
▪ Equipos complicados y mayor costo;
▪ La velocidad de deposición es lenta y una mayor energía del plasma puede provocar una pequeña cantidad de daño.
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Hora de publicación: 03-dic-2024