Deposizione di vapori chimici(CVD)è la tecnologia più utilizzata nell'industria dei semiconduttori per depositare una varietà di materiali, tra cui un'ampia gamma di materiali isolanti, la maggior parte dei materiali metallici e materiali in lega metallica.
CVD è una tecnologia tradizionale di preparazione del film sottile. Il suo principio è quello di utilizzare precursori gassosi per decomporre alcuni componenti del precursore attraverso reazioni chimiche tra atomi e molecole, per poi formare una pellicola sottile sul substrato. Le caratteristiche fondamentali della CVD sono: cambiamenti chimici (reazioni chimiche o decomposizione termica); tutti i materiali del film provengono da fonti esterne; i reagenti devono partecipare alla reazione sotto forma di fase gassosa.
La deposizione di vapore chimico a bassa pressione (LPCVD), la deposizione di vapore chimico potenziata dal plasma (PECVD) e la deposizione di vapore chimico al plasma ad alta densità (HDP-CVD) sono tre tecnologie CVD comuni, che presentano differenze significative nella deposizione del materiale, nei requisiti delle apparecchiature, nelle condizioni di processo, ecc. Quella che segue è una semplice spiegazione e confronto di queste tre tecnologie.
1. LPCVD (CVD a bassa pressione)
Principio: un processo CVD in condizioni di bassa pressione. Il suo principio è iniettare il gas di reazione nella camera di reazione sotto vuoto o in un ambiente a bassa pressione, decomporre o far reagire il gas ad alta temperatura e formare una pellicola solida depositata sulla superficie del substrato. Poiché la bassa pressione riduce la collisione e la turbolenza del gas, l'uniformità e la qualità della pellicola risultano migliorate. LPCVD è ampiamente utilizzato nel biossido di silicio (LTO TEOS), nel nitruro di silicio (Si3N4), nel polisilicio (POLY), nel vetro fosfosilicato (BSG), nel vetro borofosfosilicato (BPSG), nel polisilicio drogato, nel grafene, nei nanotubi di carbonio e in altri film.
Caratteristiche:
▪ Temperatura di processo: solitamente tra 500~900°C, la temperatura di processo è relativamente alta;
▪ Intervallo di pressione del gas: ambiente a bassa pressione di 0,1~10 Torr;
▪ Qualità del film: alta qualità, buona uniformità, buona densità e pochi difetti;
▪ Tasso di deposizione: tasso di deposizione lento;
▪ Uniformità: adatto per supporti di grandi dimensioni, deposizione uniforme;
Vantaggi e svantaggi:
▪ Può depositare film molto uniformi e densi;
▪ Presenta buone prestazioni su substrati di grandi dimensioni, adatti alla produzione in serie;
▪ Basso costo;
▪ Alta temperatura, non adatto a materiali sensibili al calore;
▪ Il tasso di deposizione è lento e la produzione è relativamente bassa.
2. PECVD (CVD potenziata dal plasma)
Principio: utilizzare il plasma per attivare reazioni in fase gassosa a temperature più basse, ionizzare e decomporre le molecole nel gas di reazione, quindi depositare pellicole sottili sulla superficie del substrato. L'energia del plasma può ridurre notevolmente la temperatura richiesta per la reazione e ha un'ampia gamma di applicazioni. Possono essere preparate varie pellicole metalliche, pellicole inorganiche e pellicole organiche.
Caratteristiche:
▪ Temperatura di processo: solitamente tra 200~400°C, la temperatura è relativamente bassa;
▪ Intervallo di pressione del gas: solitamente da centinaia di mTorr a diversi Torr;
▪ Qualità della pellicola: nonostante l'uniformità della pellicola sia buona, la densità e la qualità della pellicola non sono buone quanto quelle dell'LPCVD a causa dei difetti che possono essere introdotti dal plasma;
▪ Tasso di deposizione: tasso elevato, elevata efficienza produttiva;
▪ Uniformità: leggermente inferiore a LPCVD su substrati di grandi dimensioni;
Vantaggi e svantaggi:
▪ I film sottili possono essere depositati a temperature più basse, adatti per materiali sensibili al calore;
▪ Elevata velocità di deposizione, adatta per una produzione efficiente;
▪ Processo flessibile, le proprietà del film possono essere controllate regolando i parametri del plasma;
▪ Il plasma può introdurre difetti nella pellicola come fori di spillo o disuniformità;
▪ Rispetto all'LPCVD la densità e la qualità del film sono leggermente peggiori.
3. HDP-CVD (CVD al plasma ad alta densità)
Principio: una speciale tecnologia PECVD. L'HDP-CVD (noto anche come ICP-CVD) può produrre una densità e una qualità del plasma più elevate rispetto alle tradizionali apparecchiature PECVD a temperature di deposizione più basse. Inoltre, l'HDP-CVD fornisce un flusso di ioni e un controllo dell'energia quasi indipendenti, migliorando le capacità di riempimento di trincee o fori per la deposizione di pellicole impegnative, come rivestimenti antiriflesso, deposizione di materiale a bassa costante dielettrica, ecc.
Caratteristiche:
▪ Temperatura di processo: temperatura ambiente fino a 300℃, la temperatura di processo è molto bassa;
▪ Intervallo di pressione del gas: tra 1 e 100 mTorr, inferiore al PECVD;
▪ Qualità del film: alta densità del plasma, alta qualità del film, buona uniformità;
▪ Tasso di deposizione: il tasso di deposizione è compreso tra LPCVD e PECVD, leggermente superiore a LPCVD;
▪ Uniformità: grazie al plasma ad alta densità, l'uniformità della pellicola è eccellente, adatta per superfici di substrati di forma complessa;
Vantaggi e svantaggi:
▪ Capace di depositare film di alta qualità a temperature più basse, molto adatti per materiali sensibili al calore;
▪ Eccellente uniformità, densità e levigatezza superficiale del film;
▪ Una maggiore densità del plasma migliora l'uniformità della deposizione e le proprietà del film;
▪ Attrezzature complicate e costi più elevati;
▪ La velocità di deposizione è lenta e un'energia del plasma più elevata può causare lievi danni.
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Orario di pubblicazione: 03-dic-2024