化学蒸着(CVD)は、幅広い絶縁材料、ほとんどの金属材料、金属合金材料を含む、さまざまな材料を堆積するために半導体業界で最も広く使用されている技術です。
CVD は伝統的な薄膜作製技術です。その原理は、ガス状前駆体を使用し、原子と分子間の化学反応によって前駆体中の特定の成分を分解し、基板上に薄膜を形成することです。 CVD の基本的な特性は次のとおりです。化学変化 (化学反応または熱分解)。映画内のすべての素材は外部ソースから来ています。反応物は気相の形で反応に参加する必要があります。
低圧化学気相成長法 (LPCVD)、プラズマ化学気相成長法 (PECVD)、および高密度プラズマ化学気相成長法 (HDP-CVD) は 3 つの一般的な CVD 技術であり、材料の堆積、装置要件、プロセス条件などに大きな違いがあります。以下に、これら 3 つのテクノロジーの簡単な説明と比較を示します。
1. LPCVD（減圧CVD）
原理: 低圧条件下での CVD プロセス。その原理は、真空または減圧環境下の反応室に反応ガスを注入し、高温でガスを分解または反応させ、基板表面に堆積した固体膜を形成することです。低圧によりガスの衝突や乱流が軽減されるため、膜の均一性や品質が向上します。 LPCVD は、二酸化ケイ素 (LTO TEOS)、窒化ケイ素 (Si3N4)、ポリシリコン (POLY)、リンケイ酸ガラス (BSG)、ホウリンケイ酸ガラス (BPSG)、ドープされたポリシリコン、グラフェン、カーボン ナノチューブ、その他の膜で広く使用されています。
特徴：
▪ プロセス温度: 通常は 500 ～ 900°C の間であり、プロセス温度は比較的高いです。
▪ ガス圧力範囲: 0.1 ～ 10 Torr の低圧環境。
▪ フィルムの品質: 高品質、良好な均一性、良好な密度、および欠陥がほとんどありません。
▪ 堆積速度: 堆積速度が遅い。
▪ 均一性: 大型基板に適しており、均一な蒸着が可能です。
長所と短所:
▪ 非常に均一で緻密な膜を堆積できます。
▪ 大型基板で良好なパフォーマンスを発揮し、大量生産に適しています。
▪ 低コスト。
▪ 高温、熱に弱い素材には適していません。
▪ 蒸着速度が遅く、生産量が比較的低い。
2.PECVD（プラズマ強化CVD）
原理: プラズマを使用して低温で気相反応を活性化し、反応ガス中の分子をイオン化して分解し、基板表面に薄膜を堆積します。プラズマのエネルギーは反応に必要な温度を大幅に下げることができ、幅広い用途に応用できます。各種金属膜、無機膜、有機膜の作製が可能です。
特徴：
▪ プロセス温度: 通常 200 ～ 400°C の間で、温度は比較的低いです。
▪ ガス圧力範囲: 通常は数百 mTorr から数 Torr。
▪ 膜品質: 膜の均一性は良好ですが、プラズマによって導入される可能性のある欠陥のため、膜の密度と品質は LPCVD ほど良くありません。
▪ 蒸着速度: 高い速度、高い生産効率。
▪ 均一性: 大型基板では LPCVD よりわずかに劣ります。
長所と短所:
▪ 薄膜は低温で堆積できるため、熱に弱い材料に適しています。
▪ 蒸着速度が速く、効率的な生産に適しています。
▪ 柔軟なプロセス。プラズマパラメータを調整することで膜特性を制御できます。
▪ プラズマにより、ピンホールや不均一性などの膜欠陥が生じる可能性があります。
▪ LPCVD と比較すると、膜密度と膜質が若干劣ります。
3. HDP-CVD（高密度プラズマCVD）
原理: 特別なPECVD技術。 HDP-CVD (ICP-CVD とも呼ばれます) は、より低い堆積温度で従来の PECVD 装置よりも高いプラズマ密度と品質を生成できます。さらに、HDP-CVD は、ほぼ独立したイオン束とエネルギー制御を提供し、反射防止コーティングや低誘電率材料の堆積など、要求の厳しい膜堆積におけるトレンチまたはホールの充填能力を向上させます。
特徴：
▪ プロセス温度: 室温から 300℃、プロセス温度は非常に低い。
▪ ガス圧力範囲: 1 ～ 100 mTorr、PECVD より低い。
▪ 膜品質: 高いプラズマ密度、高い膜品質、良好な均一性。
▪ 堆積速度: 堆積速度は LPCVD と PECVD の間で、LPCVD よりわずかに高くなります。
▪ 均一性: 高密度プラズマにより、膜の均一性が優れており、複雑な形状の基板表面に適しています。
長所と短所:
▪ 低温で高品質の膜を堆積できるため、熱に弱い材料に非常に適しています。
▪ 優れた膜均一性、密度、表面平滑性。
▪ プラズマ密度が高いと、蒸着の均一性と膜特性が向上します。
▪ 装置が複雑になり、コストが高くなる。
▪ 堆積速度は遅く、プラズマ エネルギーが高いと少量の損傷が生じる可能性があります。
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投稿日時: 2024 年 12 月 3 日