مقدمه ای بر سه فناوری رایج CVD

رسوب بخار شیمیایی(CVD)پرکاربردترین فناوری در صنعت نیمه هادی ها برای رسوب گذاری انواع مواد از جمله طیف وسیعی از مواد عایق، بیشتر مواد فلزی و مواد آلیاژی فلزی است.

CVD یک فناوری سنتی تهیه فیلم نازک است. اصل آن استفاده از پیش سازهای گازی برای تجزیه اجزای خاصی در پیش ساز از طریق واکنش های شیمیایی بین اتم ها و مولکول ها و تشکیل یک لایه نازک بر روی بستر است. ویژگی های اساسی CVD عبارتند از: تغییرات شیمیایی (واکنش های شیمیایی یا تجزیه حرارتی). تمام مواد موجود در فیلم از منابع خارجی می آیند. واکنش دهنده ها باید به صورت فاز گاز در واکنش شرکت کنند.

رسوب دهی بخار شیمیایی کم فشار (LPCVD)، رسوب دهی بخار شیمیایی افزایش یافته پلاسما (PECVD) و رسوب دهی بخار شیمیایی پلاسما با چگالی بالا (HDP-CVD) سه فناوری رایج CVD هستند که تفاوت های قابل توجهی در رسوب مواد، نیاز به تجهیزات، شرایط فرآیند و غیره دارند. در زیر توضیح ساده و مقایسه این سه فناوری ارائه شده است.

1. LPCVD (CVD کم فشار)

اصل: یک فرآیند CVD در شرایط فشار کم. اصل آن تزریق گاز واکنش به محفظه واکنش در محیط خلاء یا فشار کم، تجزیه یا واکنش گاز با دمای بالا و تشکیل یک فیلم جامد است که روی سطح بستر رسوب می‌کند. از آنجایی که فشار کم برخورد گاز و تلاطم را کاهش می دهد، یکنواختی و کیفیت فیلم بهبود می یابد. LPCVD به طور گسترده در دی اکسید سیلیکون (LTO TEOS)، نیترید سیلیکون (Si3N4)، پلی سیلیکون (POLY)، شیشه فسفوسیلیکات (BSG)، شیشه بوروفسفوسیلیکات (BPSG)، پلی سیلیکون دوپ شده، گرافن، نانولوله های کربنی و سایر فیلم ها استفاده می شود.

ویژگی ها:

▪ دمای فرآیند: معمولاً بین 500 ~ 900 درجه سانتیگراد، دمای فرآیند نسبتاً بالا است.
▪ محدوده فشار گاز: محیط کم فشار 0.1~10 Torr.
▪ کیفیت فیلم: کیفیت بالا، یکنواختی خوب، تراکم خوب، و عیوب کم.
▪ نرخ رسوب: سرعت رسوب آهسته;
▪ یکنواختی: مناسب برای بسترهای با اندازه بزرگ، رسوب یکنواخت.

مزایا و معایب:

▪ می تواند فیلم های بسیار یکنواخت و متراکم را رسوب دهد.
▪ روی بسترهای با اندازه بزرگ، مناسب برای تولید انبوه، عملکرد خوبی دارد.
▪ هزینه کم;
▪ دمای بالا، برای مواد حساس به حرارت مناسب نیست.
▪ سرعت رسوب آهسته و خروجی نسبتا کم است.

2. PECVD (CVD افزایش یافته پلاسما)

اصل: از پلاسما برای فعال کردن واکنش‌های فاز گاز در دماهای پایین‌تر، یونیزه کردن و تجزیه مولکول‌های موجود در گاز واکنش و سپس رسوب لایه‌های نازک روی سطح بستر استفاده کنید. انرژی پلاسما می تواند دمای مورد نیاز برای واکنش را تا حد زیادی کاهش دهد و کاربردهای گسترده ای دارد. فیلم های فلزی مختلف، فیلم های معدنی و فیلم های آلی را می توان تهیه کرد.

ویژگی ها:

▪ دمای فرآیند: معمولاً بین 200 تا 400 درجه سانتیگراد، دما نسبتاً پایین است.
▪ محدوده فشار گاز: معمولاً صدها mTorr تا چند Torr.
▪ کیفیت فیلم: با وجود اینکه یکنواختی فیلم خوب است، چگالی و کیفیت فیلم به دلیل نقص هایی که ممکن است توسط پلاسما ایجاد شود به خوبی LPCVD نیست.
▪ نرخ رسوب: نرخ بالا، راندمان تولید بالا.
▪ یکنواختی: کمی کمتر از LPCVD در بسترهای بزرگ.

مزایا و معایب:

▪ لایه های نازک را می توان در دماهای پایین تر، مناسب برای مواد حساس به حرارت، رسوب داد.
▪ سرعت رسوب سریع، مناسب برای تولید کارآمد.
▪ فرآیند انعطاف پذیر، خواص فیلم را می توان با تنظیم پارامترهای پلاسما کنترل کرد.
▪ پلاسما ممکن است باعث ایجاد عیوب فیلم مانند سوراخ‌ها یا عدم یکنواختی شود.
▪ در مقایسه با LPCVD، چگالی و کیفیت فیلم کمی بدتر است.

3. HDP-CVD (CVD پلاسما با چگالی بالا)

اصل: یک فناوری ویژه PECVD. HDP-CVD (همچنین به عنوان ICP-CVD شناخته می شود) می تواند چگالی و کیفیت پلاسما بالاتری نسبت به تجهیزات PECVD سنتی در دماهای رسوب کمتر ایجاد کند. علاوه بر این، HDP-CVD شار یون و کنترل انرژی تقریباً مستقل را فراهم می‌کند، قابلیت‌های پر کردن ترانشه یا سوراخ را برای رسوب‌دهی فیلم، مانند پوشش‌های ضد انعکاس، رسوب مواد با ثابت دی الکتریک کم و غیره بهبود می‌بخشد.

ویژگی ها:

▪ دمای فرآیند: دمای اتاق تا 300 ℃، دمای فرآیند بسیار پایین است.
▪ محدوده فشار گاز: بین 1 تا 100 mTorr، کمتر از PECVD.
▪ کیفیت فیلم: چگالی پلاسما بالا، کیفیت فیلم بالا، یکنواختی خوب.
▪ نرخ رسوب: نرخ رسوب بین LPCVD و PECVD، کمی بالاتر از LPCVD است.
▪ یکنواختی: به دلیل پلاسمای با چگالی بالا، یکنواختی فیلم عالی است، مناسب برای سطوح زیرلایه پیچیده.

مزایا و معایب:

▪ قابلیت قرار دادن فیلم های با کیفیت بالا در دماهای پایین تر، بسیار مناسب برای مواد حساس به حرارت.
▪ یکنواختی فیلم، چگالی و صافی سطح عالی.
▪ چگالی بالاتر پلاسما یکنواختی رسوب و خواص فیلم را بهبود می بخشد.
▪ تجهیزات پیچیده و هزینه بالاتر.
▪ سرعت رسوب آهسته است و انرژی پلاسما بالاتر ممکن است باعث آسیب کمی شود.

از هر مشتری از سرتاسر جهان استقبال کنید تا برای بحث بیشتر از ما دیدن کنند!

https://www.vet-china.com/

https://www.facebook.com/people/Ningbo-Miami-Advanced-Material-Technology-Co-Ltd/100085673110923/

https://www.linkedin.com/company/100890232/admin/page-posts/published/

https://www.youtube.com/@user-oo9nl2qp6j